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[Terminé] Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

  1. Tropique

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    [Terminé] Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Hello,

    Contexte
    Les amplificateurs de puissance les plus répandus sont basés sur la classe B: c'est un des meilleurs compromis entre rendement, complexité et linéarité.
    Avec ces amplificateurs, LE problème pratique le plus délicat à résoudre est la polarisation de l'étage de puissance: comment effectuer proprement la transition entre les deux éléments du push-pull.
    On pourrait croire que cette difficulté est apparue en même temps que les transistors, particulièrement les complémentaires. En fait, ce n'est pas le cas, même avec les tubes, le problème existait déjà, que ce soit dans la version classique du PP avec transfo de sortie, ou avec les tentatives préhistoriques de faire de la quasi-symétrie, de type circlotron.
    Mais à l'époque, il y avait des soucis bien plus importants à résoudre, au niveau de la qualité générale, et le reste apparaissait comme relativement mineur.
    Avec les transistors, et la symétrie complémentaire, les choses ont changé: les problèmes de linéarité, contre-réaction, et bande passante ont pu être résolu de façon assez simple, et le problème de la polarisation est devenu l'ennemi N°1, surtout avec la sensibilité des semiconducteurs à la température.

    Le problème et ses solutions classiques
    Il faut arriver à faire fonctionner les deux éléments actifs de façon parfaitement complémentaire, sans "trous" ni artefacts au moment de la transition. En plus, il faut que ce mécanisme de transition soit insensible à la T°: par définition, en classe B, la puissance dissippée, et donc la T° varie dans des proportions très importantes.
    Avec des composants réels, ces exigences se heurtent à des impossibilités:
    Les transistors, qu'ils soient bipolaires ou MOS, n'ont pas de seuil de conduction défini: leur fonction de transfert est exponentielle, et toute tentative de définir un seuil est arbitraire.
    En plus, la variation des paramètres avec la température rend cette approche impossible: il faudra une compensation, qui sera forcément imparfaite.
    Puisque la "vraie" classe B n'est pas possible, les designers se sont tournés vers une alternative: la classe AB.
    En classe AB, on va non seulement exploiter le phénomène de conduction progressive, mais le renforcer, p.ex. en insérant des résistances d'émetteur.
    De cette manière, il n'y a plus de transition brutale et précise à gérer, mais un transfert progressif d'un élément vers l'autre, et s'il y a un petit décalage d'un côté ou de l'autre, l'effet sera minime.
    En plus, les résistances d'émetteur vont introduire une contre-réaction qui va stabiliser thermiquement l'ensemble, et diminuer le risque d'emballement.
    Problème réglé donc?
    Non, pas réellement:

    Les défauts des solutions classiques
    Contrairement aux apparences, une transition "douce" ne permet pas une meilleure linéarité que la classe B idéale; en fait, c'est même le contraire: avec la fonction de transfert exponentielle des composants réels, il est impossible de trouver une loi de transition qui soit parfaitement linéaire, et il y aura toujours des artefacts au niveau de la transition: distorsion de croisement, variation du gain, variation de l'impédance de sortie.
    Ces défauts sont minimisés par le choix d'un courant de repos optimal, et réduits ensuite par la contre-réaction générale de l'ampli.
    On essaye d'autre part de stabiliser le courant de repos avec une contre-réaction thermique entre les transistors et les éléments de compensation. Là non plus, il n'est pas possible d'atteindre la perfection: il y a inévitablement un décalage en amplitude et en temps entre la T° des transistors et de la compensation, ce qui cause des variations de Iq.

    La classe B idéale
    Pour faire de la vraie classe B avec des composants réels, il faudrait une transition brutale, qui s'effectue non à 0, mais à un certain courant, arbitrairement élevé, pour éviter les problèmes dûs à la mise en conduction progressive. Il faut donc que les deux transistors fonctionnent de façon séparée, avec le signal d'entrée totalement commuté sur l'un ou sur l'autre en fonction de la polarité du signal.
    Des tentatives ont été faites dans ce sens: des usines à gaz avec des comparateurs, et des transistors utilisés en interrupteurs. Inutile de dire que les résultats n'ont pas été à la hauteur des espérances....
    Une voie sans issue donc?
    Pas nécéssairement. Après Tropicalisation, le problème a trouvé un certain nombre de solutions. En voici une, assez gratinée, mais voyons d'abord en quoi consiste la Tropicalisation.

    La Tropicalisation
    Les électroniciens sont probablement familiers avec la tropicalisation des composants et des équipements, mais moins avec la Tropicalisation des concepts et problèmes. Voyons en quoi elle consiste:
    Il s'agit de s'imprégner simultanément du concept à Tropicaliser et de divers adjuvants: p.ex. Piña Colada, Mojito, Daïquiri, Margarita, Cubanita, etc
    La liste n'est pas limitative, et peut être adaptée au problème.
    Lorsque les quantités et variétés sont suffisantes, il suffit de laisser l'imprégnation faire son oeuvre, et comme par miracle, la solution apparait (accompagnée parfois il est vrai, d'un léger mal de crâne).
    Si elle ne convient pas, ou que l'on en souhaite d'autres, il suffit de répéter le processus: il est inépuisable.

    ---!-Avertissement-!---
    Toi qui a des oreilles en or, ne lis pas plus loin, car tu aurais tes rétines brûlées à jamais par ce que tu verrais, tes convictions seraient irrémédiablement ébranlées, et tu ne pourrais plus connaitre la paix de l'âme. Tu serais un damné de l'audiophilie, et le doute te rongerait jusqu'à la fin de tes jours. Seuls les détenteurs d'oreilles en zinc peuvent continuer sans risque le paragraphe suivant.
    A bon entendeur!


    La classe B Tropicalisée
    Voyons comment l'appliquer à des amplis. L'image crossover 1 représente un étage en classe B sans aucune polarisation ou compensation. Les résultats sont visiblement épouvantables: une distorsion de croisement monstrueuse, et une THD totale de plus de 24%! Et dire que les premiers AOPs, genre µA709 étaient construits ainsi!
    On peut améliorer les choses: si on prend la contre-réaction de l'AOP à la sortie, on obtient crossover 2. Une belle amélioration: il faut maintenant zoomer pour bien voir les défauts, et la THD est tombée à 0.109%.
    Mission accomplie? Non, car cette distorsion qui a l'air assez minuscule est en fait très gênante, même pour des oreilles en zinc comme les miennes: la distorsion de croisement est d'un type très déplaisant, et le moindre soupçon est audible. En plus, la fréquence n'est ici que de 1KHz; à 10KHz, les choses seraient bien pires.
    Découvrons maintenant la vraie classe B, sur pureB 1: là, miracle, plus la moindre distorsion de croisement. La THD est de 1.168%, mais ce sont des distorsions "aimables", principalement d'ordre 2 et 3, dues aux non-linéarités des transistors.
    Si nous prenons la CR à la sortie, on obtient pureB 2, et la distorsion est tombée à 5 millièmes de %. Et même en zoomant, plus l'ombre de phénomènes de croisement.
    Assez bluffant, non?
    Et tout cela grâce à Q3, qui se charge de la comparaison, commutation/aiguillage et polarisation. Pas de résistances d'émetteur, pas de compensation thermique, rien, et une commutation "au rasoir" entre les deux transistors, tellement fine et précise qu'elle est totalement invisible...

    Dans les prochains posts, j'expliquerai en détail le "miracle", et je proposerai des versions d'ampli plus élaborées.
    A bientôt

    -----

    Images attachées
    Dernière modification par gienas ; 19/04/2008 à 12h32. Motif: Fusionné les images avec le #1
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  2. gcortex

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    çà fait longtemps que çà existe les jonctions PN entre les bases
    seul les aop de puissance permettent d'éviter le problème d'emballement thermique

    sinon une seule diode limite la distorsion et ne présente quasiment pas de risque

     

  3. DAUDET78

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Et il y a une solution plus simple pour limiter la distorsion de croisement sur le schéma crossover2.jpg...... une simple résistance de 220 ohms entre les bases et émetteurs du suiveur de sortie. A faible niveau, c'est l'ampliOP qui crache (les NPN et PNP sont bloqués)
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !
     

  4. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Ouf! C'est passé.
    Nous pouvons poursuivre.

    Fonctionnement

    Pour analyser le fonctionnement, nous allons d'abord "isoler" l'étage qui nous intéresse: la charge est enlevée, et l'émetteur de Q3 est fixé à un potentiel quelconque.
    Dans ces conditions, la source I1 va tenter de faire conduire Q1, et son courant d'émetteur va également faire conduire Q2. Pour conduire, celui-ci va devoir prendre un courant de base, qui ne peut venir que de la base de Q3.
    Q3 va donc conduire, et dériver une partie du courant de I1, de manière à garder l'ensemble des transistors juste conducteurs. La boucle est bouclée: on a une sorte d'asservissement qui va maintenir un certain courant de repos dans les transistors.
    Si les transistors ont des gains identiques, les courants de collecteur de Q2 et Q3 doivent être identiques puisqu'ils ont le même courant de base. Le courant de collecteur de Q3 va à très peu de chose être égal à I1, puisque Q1 ne va en prendre qu'une fraction de 1/Beta.
    Le courant dans tous les transistors va donc valoir à peu de chose près I1, ou I1 x (Beta2/Beta3) dans le cas général.

    Signaux positifs
    Voyons maintenant ce qui se passe si le montage doit fournir du courant vers l'extérieur:
    Q1 va devoir fournir plus de courant et va donc s'approprier une part plus importante de I1, mais comme la fraction qu'il utilise reste de toutes façons minuscule, le courant dans Q3 devra à peine se modifier; Q2 va donc rester polarisé, toujours vers 10mA, sauf si l'excursion de courant devient si importante que Q2 utilise la plus grande part de I1. Mais dans la région proche du passage à 0 qui nous intéresse, la variation reste négligeable.

    Signaux négatifs
    Dans un premier temps, c'est aussi Q1 qui va réagir: les courants dans Q2 et Q3 restant à peu près constants, c'est le courant dans Q1 qui va diminuer. Comme le courant de sortie est la différence entre Ie1 et Ie2, l'effet sera d'absorber du courant de l'extérieur. Ce sera très limité cependant: quand Ie1 tombe à 0, tout le courant de repos se retrouve dans la charge, et pour aller plus loin, il faudra un autre mécanisme. C'est là que les choses deviennent vraiment intéréssantes.
    Puisque Q3 dérive maintenant la totalité de I1, la tension sur son collecteur va s'effondrer, et il va passer en saturation; à partir de ce moment, il fonctionne en diode, et n'a plus le moindre controle sur les courants. Sa jonction B-E est polarisée en direct, et effectue la liaison entre l'entrée du signal et la base de Q2. Q1 est complètement bloqué.
    En résumé, à cet instant il se produit un changement de régime total, et extrêment brutal, qui transfère le passage du signal de Q2 vers Q1. Celui-ci, qui fonctionnait jusque là en source de courant à Iq, prend à partir de cette valeur le controle instantané et total du courant de sortie. Pour illustrer la brutalité du processus, j'ai mis sur l'image "switch" la tension sur la base de Q1, en magenta. C'est assez stupéfiant de voir une tension d'entrée aussi "sauvage", mais qui est calibrée avec une précision telle, qu'elle permet de reconstituer une sortie absolument parfaite. C'est un concept qui est totalement à l'opposé de la "non-switching class B": c'est plutot de la "hard-switching class B".
    L'image "currents" montre les courants des transistors de sortie: là également, on voit la netteté de la commutation, avec un décalage entre les deux traces qui correspond au courant de polar. Sur "detail", la région de crossover est très agrandie.

    Une explication alternative
    Tout le fonctionnement de cette topologie repose sur Q3. Essayons de définir plus précisément son rôle.
    Pour les alternances positives, il fonctionne en régime linéaire: il compare la tension de sortie via sa base et la jonction B-E de Q2, à la tension d'entrée présente sur son émetteur, et il asservit en conséquence le courant dans Q1.
    Pour les alternances négatives, il est saturé et fonctionne "à l'envers": le signal entre dans l'émetteur et sort par la base.
    C'est lui qui assure aussi le courant de repos de Q2 lorsqu'il est "en attente", et c'est encore lui qui "décide" quand la commutation doit s'effectuer, en fonction des divers courants qu'il reçoit.
    Les tensions Vbe, et donc la T°, n'ont aucune influence sur le processus: l'adaptation est totalement automatique, il ne faut ni réglage ni compensation.
    De même, les résistances d'émetteur sont non seulement superflues, mais nuisibles, puisqu'elles diminuent la puissance de sortie et augmentent l'impédance de sortie.

    A suivre....
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  5. jiherve

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Bonjour
    Joli cours comme d'habitude mais (hormis si cela apparaît dans les pièces en attente de validation) je suis très inquiet de ne pas voir de résistances de stabilisation d'émetteur , ce montage dans la réalité fume dans la minute.
    JR
     


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  6. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Et il y a une solution plus simple pour limiter la distorsion de croisement sur le schéma crossover2.jpg...... une simple résistance de 220 ohms entre les bases et émetteurs du suiveur de sortie. A faible niveau, c'est l'ampliOP qui crache (les NPN et PNP sont bloqués)
    Ca ne fait que déplacer le problème à un niveau différent, mais ça ne le règle pas: voir image "alternative".
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  7. gcortex

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Et il y a une solution plus simple pour limiter la distorsion de croisement sur le schéma crossover2.jpg...... une simple résistance de 220 ohms entre les bases et émetteurs du suiveur de sortie. A faible niveau, c'est l'ampliOP qui crache (les NPN et PNP sont bloqués)
    excellente idée
    sauf qu'il faudrait une résistance de 8 ohms et un aop qui sort 150mA

    Vaop < 1V3 ---> Vhp = Vaop /2

    Vaop > 1V4 ---> Vhp = Vaop - 700mV

     

  8. DAUDET78

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    sauf qu'il faudrait une résistance de 8 ohms et un aop qui sort 150mA
    Non. Tant que le courant dans la charge est inférieur à 3 mA, c'est l'ampliOP qui alimente la charge. Quand le courant dépasse 3mA, le transistor (le NPN ou le PNP suivant le sens) devient doucement actif et fournit le courant supplémentaire. Par contre avec cette méthode, on s'affranchit (partiellement) du problème de "Slew Rate" de l'ampliOP
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !
     

  9. DAUDET78

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Ca ne fait que déplacer le problème à un niveau différent, mais ça ne le règle pas: voir image "alternative".
    Pour moi, toutes les simulations ne sont qu'indicatives car reposant sur un modèle mathématique plus ou moins exact.
    Le grand philosophe Confucius a dit :
    Un simulateur, c'est comme un réverbère, il faut s'en éclairer et pas s'y appuyer

    Aussi, je contestes tes conclusions et j'attends une copie d'écran d'oscilloscope avec le montage, avec et sans la 220 ohms
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !
     

  10. jiherve

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Re
    Tropique tu écris :
    De même, les résistances d'émetteur sont non seulement superflues, mais nuisibles, puisqu'elles diminuent la puissance de sortie et augmentent l'impédance de sortie.
    Je ne demande qu'a te croire mais j'ai plus que des doutes car en 40 ans je n'ai JAMAIS vu un étage PP complémentaire ne pas fumer en l'absence de résistances d'émetteur même sur des montages en classe B profonde (émetteur ARINC type 475,429,629) , et ne me dis pas que c'est la contre réaction due à l'ampli qui fera le boulot.
    Quid de ICB0, ICE0 et de leur dérive, annulés ?
    Si tu disposes d'une version lourde de SPICE tu dois pouvoir simuler jusqu'a TJ max.
    Pour des ampli classe B sans distorsion j'ai quelques schéma car c'est ce type d'ampli qui etaient utilisépour faire des ampli de dev pour tube cathodique d'affichage en cavalier pour visu Airbus(60 000 produits eniron).
    JR
    Dernière modification par jiherve ; 19/04/2008 à 12h59.
     

  11. jiherve

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Re
    T
    Pour des ampli classe B sans distorsion j'ai quelques schéma car c'est ce type d'ampli qui etaient utilisépour faire des ampli de dev pour tube cathodique d'affichage en cavalier pour visu Airbus(60 000 produits eniron).
    JR
    5 min c'est trop court : lire
    Pour des ampli classe B sans distorsion j'ai quelques schéma car c'est ce type d'ampli qui étaient utilisés pour faire les ampli de dev pour tube cathodique d'affichage cavalier des visu Airbus(6000 produits environ).
    Le secret c'était un ampli avec un slew rate d'enfer et une bonne polarisation bien compensée en température.
    JR
     

  12. gcortex

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    @daudet
    3mA dans 8 ohms çà fait pas lourd !
     

  13. DAUDET78

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    3mA dans 8 ohms çà fait pas lourd !
    Non, mais l'ampliOp sort alors 24 mV sur la charge et, à sa sortie, en douceur 660 mv de plus dans la résistance de 220 ohms.
    Ensuite le NPN commence à conduire doucement pour prendre de plus en plus la main sur la charge. Et quand, il faut sortir 5V sur 8 ohms, il y a 622 mA donné par le NPN et 3 mA par l'ampliOP (bon, évidemment, l'ampliOP donne le courant base au NPN en plus, soit une bonne dizaine de milliampère)
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !
     

  14. gcortex

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    merci, mais en quoi çà diminue la distorsion ?
     

  15. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Que de réactions!

    C'est vrai que je m'y attendais, mais pas à ce niveau. Je ne suis ni un troll ni un fumiste, et il y a plus d'une douzaine d'années que j'ai mis au point cette topologie.
    A l'époque, je n'utilisais pas Spice, donc à la base, ça ne repose pas sur des simulations. Depuis cette époque, j'ai tranquillement et discrètement inclus ce mode de polarisation dans divers systèmes, et il y en a plusieurs versions dans la nature, utilisées par des gens qui ne soupçonnent absolument pas l'innovation qui se cache dans leur boite magique....
    Il n'y a jamais eu le moindre problème, disons simplement que les versions "pratiques" diffèrent légèrement des circuits purement théoriques (mais 100% fonctionnels) que j'ai décrit ici. Je reviendrai sur ces petites différences, qui ont essentiellement à voir avec les derniers ppm de linéarité, mais sûrement pas avec le principe de base, ou la tolérance à la température, ou l'inutilité des résistances d'émetteur, qui sont les avantages majeurs de ce principe.

    Si j'ai pour le moment décrit des exemples assez simplistes, c'est pour essayer de faire passer le concept sous la forme la plus simple et la plus abordable possible, en me basant sur des circuits familiers et bien compris.
    Apparemment, même ainsi, ce n'est pas gagné. Mais je ne désespère pas, et je suis tout à fait conscient que certaines idées ont l'air quelque peu extra-terrestres, et sont difficiles à avaler, même dans leur forme la plus simplifiée.
    Je conseille à ceux qui veulent réllemment comprendre comment ça marche d'essayer d'analyser le circuit de façon "candide", sans avoir d'idée à priori sur le résultat. Une fois qu'un premier niveau de compréhension est atteint, on peut essayer d'imaginer ce qui se passe si p.ex. un Iceo double, ou si un Vbe est divisé par deux (indice: pas grand chose).
    Une chose est certaine: il n'y a pas d'erreur factuelle dans ce que j'ai publié jusqu'ici; on peut discuter des mérites ou des défauts et de cette topologie (et c'est surtout là que j'attendais le débat), mais pas de sa réalité ou de son fonctionnement tel que je l'ai décrit.

    J'ai employé Spice pour des raisons bêtement pratiques: mon oscillo est au sous-sol, mon PC est au deuxième, il faudrait que je me trouve un portable ayant une interface RS232, que j'y installe l'utilitaire de screen-dump après l'avoir retrouvé (probablement la partie la plus difficile), et que je transfère les fichiers après les avoir capturés.
    Rien d'insurmontable, mais pas mal de boulot vu mon niveau d'organisation personnelle...
    Avec Spice, les oscillogrammes sont là en un clic, on peut mesurer des choses pratiquement inaccessibles, on a de jolies traces bien nettes, idéales pour la publication.
    Bien sûr, ce n'est pas "la réalité", mais avec LTspice bien configuré, c'est indistingable. D'ailleurs, ma démarche n'a pas été simulation/vérification pratique, mais plutot mise au point/ simulation, dans le but de produire des graphiques facilement publiables.

    Quoiqu'il en soit, je vais prendre quelques screenshots réels (et physiques) de l'écran de l'oscillo. ce ne sera pas trop de boulot, et si ça peut apaiser quelques doutes...

    Mais pour ceux dont le doute est profondément enraciné, ça ne suffira probablement pas: je pourrais toujours "bidonner", trafiquer les photos, etc.
    Pour ceux-là, la meilleure solution est de faire la manip eux-mêmes: ce n'est vraiment pas compliqué, trois transistors, un AOP pourri, et une source de courant qui peut être remplacée par une résistance, ça ne changera rien au principe.
    Ou bien ils attendent le stade où je proposerai des vraies réalisations, plutot que des maquettes à usage pédagogique. Ils pourront alors tester le principe en vraie grandeur.

    A bientot
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  16. jiherve

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Bonsoir Tropique
    Tetu mais pas borné je vais faire la manip avec ce que j'ai sous la main, je lui ferait ensuite une petite permanente et alors peut être aurais je mon chemin de Damas et tu y gagneras un disciple fervent.
    La source de courant est elle indispensable?
    Pour le reste jamais je n'irais imaginer que tu puisse bidonner.
    JR
     

  17. DAUDET78

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    merci, mais en quoi çà diminue la distorsion ?
    la distorsion de croisement (sans la 220 ohms) est du au fait que, au passage par zéro de la sinusoïde, la sortie de l'ampliOP doit passer, instantanément, de -0,6V à +0,6V. Et ça, il ne peut pas le faire car il est limité par son "slew rate" (vitesse de balayage). En plaçant la 220 ohms, c'est lui qui donne le courant à la charge (dans la zone de -28mV à +28mv) et il n'a donc pas à se dépêcher de passer la zone où les NPN PNP sont hors course.

    Pour info, j'ai fais des simulations avec MicroCap9 (évaluation) et je n'ai même pas vu la distorsion (sans la 220 ohms) avec un signal à 500 Hz (mais je ne suis peut être pas assez bon dans le maniement du simulateur)
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !
     

  18. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Bonsoir Tropique
    Tetu mais pas borné je vais faire la manip avec ce que j'ai sous la main, je lui ferait ensuite une petite permanente et alors peut être aurais je mon chemin de Damas et tu y gagneras un disciple fervent.
    La source de courant est elle indispensable?
    Pour le reste jamais je n'irais imaginer que tu puisse bidonner.
    JR
    La meilleure façon de se convaincre est effectivement de réaliser le truc pratiquement; c'est tellement simple que ça va plus vite que d'en discuter à perte de vue. C'est d'ailleurs ce que je viens de (re)faire, pour avoir des photos "authentiques", et non des écrans de simu.
    La source de courant peut se résumer à une résistance de 1K pour la démonstration, c'est ce que j'ai fait ici. L'IC est un 358, identique au 324.
    Mais commençons par la matérialisation de crossover 2, appelée =crossover2. Le résultat est très similaire à la simu, on voit même un peu mieux les défauts, pas besoin de zoomer. Pas de surprise, donc.
    Voyons le même, mais avec une 220ohm B-E (pour ceux qui doutent, elle se trouve près de l'IC, entre broches 1 et 2). Comme sur la simu, pas d'amélioration fracassante (+220ohm).
    Enfin, le pendant de pureB2, et là les défauts ont disparu, toujours comme dans la simu.
    On ne le voit pas sur la photo, mais l'écran de l'oscillo (analogique) montre un infime artefact, non présent à la simu. C'est dû à la version "pédagogique" du circuit. J'en ai déjà parlé, pour que le fonctionnement soit absolument irréprochable, il y a encore quelques détails à prendre en compte, mais comme promis, je reviendrai en détails sur ces aspects.
    En tous cas, la conclusion provisoire est que le trio théorie/simulation/réalité est cohérent et tient la route.
    A+
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  19. BastienBastien
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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Bonsoir,

    Tu as triché ! On ne voit pas la totalité du cordon de la sonde ! Non, je plaisante.

    Je suis impatient de voir un montage complet. Peut être que je réaliserai cet ampli. Perso, je comprends pas grand chose à tout ça...

    D'après tes dires, cette topologie est vraiment nouvelle ? As-tu pensé à envoyer ce montage à Elektor ? Peut être qu'ils seraient intéressés.
     

  20. gcortex

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Daudet,
    voici mon graphe avec R = 8 ohms : Pas de temps mort
    Peux tu en faire un avec ta 220 ohms ?

    Tropique,
    peux tu faire une simul avec un aop de puissance, 2 transistors et la 8 ohms ?
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  21. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Avant de continuer, quelques précisions.

    La simulation
    Bien que le matériel que je présente ici semble sortir d'un simulateur, ce n'est en fait pas le cas. J'ai étudié et réalisé des maquettes du circuit bien avant de simuler quoique ce soit.
    Si j'utilise la simulation de façon extensive, c'est pour générer facilement des documents sous forme électronique, que ce soit les schémas ou les oscillogrammes. Bien entendu, cela suppose que simulateur se comporte décemment, sinon il faut en revenir, comme dans le post précédent, aux photos et autres. Ce qui, entre parenthèses, a bien montré que la démarche était valide, puisqu'il y a un accord quasiment parfait entre les deux.
    Personnellement, je suis pas un grand fan de la simulation, mais je vis avec mon temps. Pendant longtemps, j'ai lancé des "coups de sondes", en essayant des démos quand quelque chose de nouveau arrivait sur le marché, et pendant longtemps, c'en est resté là: les programmes déconnaient joyeusement avec des circuits ridiculement simples, ce n'était vraiment pas la peine d'essayer d'approfondir. Jusqu'au jour où LTspice est arrivé. Et là, bien que les premières versions étaient vraiment "light", il y a vraiment eu un changement: par exemple, il devenait possible de simuler un oscillateur simple de façon fiable et rapide.
    A partir de ce moment, ça devenait intéréssant de se plonger dedans de façon sérieuse. Bien utilisé, par quelqu'un qui connait ses limites, un bon simulateur est un outil utile et puissant, qui permet de gagner pas mal de temps.
    De mon expérience, LTspice est d'une fiabilité remarquable: il n'est évidemment pas capable de simuler tout et n'importe quoi, et avec des circuits vicieux et biscornus (dont je suis friand), il est fréquent de le voir s'arrêter sur un message d'erreur, ou refuser de converger, ou faire des itérations à l'infini. Mais quand il converge, on peut être sûr à 99.9% qu'il reflète la réalité. Ce qui ne signifie pas qu'il faut abandonner toute vigilance: je suis malgré tout arrivé une ou deux fois à lui faire sortir une réponse totalement incorrecte, mais quand c'est arrivé, je savais plus ou moins que ça allait foirer, parce que le circuit était vraiment démentiel, et je ne voyais vraiment pas comment il aurait pu sortir quelque chose de valable: c'était un circuit utilisant simultanément du feedback positif et négatif, et il allait nécéssairement y avoir une indétermination dans les équations que seul le bon sens humain aurait pu lever.
    Mais à part des cas limite comme celui là, et pourvu que les modèles utilisés soient valables, LTspice est d'une fiabilité à toute épreuve.

    D'après tes dires, cette topologie est vraiment nouvelle ? As-tu pensé à envoyer ce montage à Elektor ? Peut être qu'ils seraient intéressés.
    A ma connaissance, oui, c'est vraiment nouveau: quand je l'ai inventée, il y a une douzaine d'années, je ne me suis pas souvenu d'avoir vu quelque chose de similaire avant, et depuis, je n'ai rien vu non plus.
    Cela peut sembler curieux qu'en soixante ans de transistor, personne n'ait pensé à quelque chose d'aussi incroyablement simple. Mais il faut dire que c'est particulièrement tordu, vicieux et contre-intuitif: la preuve, c'est que même avec le circuit et ses explications sous les yeux, des forumeurs seniors n'arrivent pas à le digérer. Et le créer, c'est encore tout autre chose: pour aller chercher un truc pareil, il faut vraiment être sacrément tordu, ou sacrément torché, ou de préférence les deux (c'était le cas).
    Il y a probablement encore d'autres "gemmes" du même genre, abandonnées le long du chemin, attendant patiemment que quelqu'un reconnaisse leur valeur.
    Certaines ont été découvertes: je pense par exemple au cross-quad, une topologie assez extraordinaire, mais il doit y en avoir d'autres.

    J'avoue que je n'ai pas pensé à le proposer à Elektor... par contre j'ai envisagé de le breveter. C'est d'ailleurs pour ça que j'ai attendu avant de le dévoiler, mais finalement, je me suis décidé contre cette option.
    Cela peut paraitre bizarre: le circuit est à la fois simple, très distinctif, a une fonction précise et bien définie, et ne ressemble ni de près ni de loin à quelque chose d'existant. Il est donc hautement brevetable, et s'il avait été créé par un ingénieur de chez Sony, Thomson ou autre, il aurait certainement breveté immédiatement.
    Alors, pourquoi ne pas l'avoir breveté? Pour avoir une protection sérieuse et complète au niveau mondial, il faut dépenser beaucoup d'argent et d'énergie, ce n'est vraiment pas une galère dans laquelle il faut s'engager à la légère, et il faut être sur de son coup. Cela ferait un très beau brevet "de prestige", raison pour laquelle une corporation le déposerait si elle le trouvait elle-même, par contre il faudrait des motivations très sérieuses pour que la même corporation l'achète à un particulier comme moi.
    Je suis capable d'une lucidité à toute épreuve, même en ce qui concerne mes propres créations, et celle-ci souffre d'une faiblesse: cette topologie convient bien à des étages simples; si on veut l'adapter à des étages de sortie en darlington ou CFP, on perd toute la simplicité et l'élégance du concept. Or, pour aller économiquement à des puissances de quelques dizaines de watts et au-dessus, de tels étages sont indispensables. Ce qui limite son application aux amplis faible et moyenne puissance. C'est déjà pas mal, mais à mon avis ce n'est pas suffisant, raison pour laquelle je n'ai pas voulu courir le risque.
    En plus, le processus de Tropicalisation a engendré bien d'autres résultats; certains sont intéréssants mais pas brevetables non plus, et seront peut-être décrits ici ultérieurement, mais d'autres sont au moins aussi décoiffants, tout à fait brevetables, et pas limités aux basses puissances. Donc, si je veux breveter quelque chose, ce sera plutot ça.

    Améliorations
    Pour passer du circuit "pédagogique" à quelque chose de plus pratique, on peut envisager un certain nombre d'additions. Une chose assez logique est de rendre le circuit symétrique, en rajoutant un transistor: voir pureBsym.
    La symétrie est quelque chose d'intellectuellement plaisant, et il semblerait que cela doive améliorer les performances. En plus, comme on peut le voir sur les oscillogrammes, aucun des deux transistors n'est jamais bloqué: celui qui est en attente se comporte en source de courant et devrait donc être mieux "préparé" à se mettre à conduire lorsque son tour vient.
    Cependant, le circuit est insensible à tous ces beaux arguments: il n'y a aucune amélioration détectable, que ce soit au niveau de la simu, ou du circuit réel. C'est un peu décevant, mais soit....
    Il y a par contre des améliorations qui elles, se traduisent par des bénéfices. Heureusement.
    C'est ce que nous verrons dans la suite...
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  22. gcortex

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Un cours magistral ...
     

  23. Tropique

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    Autres améliorations

    Voyons quels points peuvent être modifiés, pour donner des améliorations tangibles cette fois.

    Pour détecter les défauts résiduels, on va devoir revenir au fonctionnement en boucle ouverte, et augmenter la fréquence: voir B20K.
    Dans ces conditions, des défauts redeviennent visibles, mais d'où viennent-ils.
    On a vu précédemment (image switch) que les formes d'ondes en amont des transistors de sortie étaient assez violentes: on voyait bien le processus de commutation dure en action. Des résidus de cette commutation se retrouvent en sortie.
    Ce n'est pas inhérent au principe même, mais du aux imperfections des composants. Il y a ici trois phénomènes à l'oeuvre:

    Temps de stockage dans Q3
    Pendant les alternances négatives, Q3 entre en saturation profonde et, quand vient le temps de se désaturer pour les alternances positives, il est incapable de le faire instantanément à cause des charges accumulées dans les jonctions.
    Le phénomène est classique et bien connu en électronique digitale. Il serait possible d'utiliser un transistor pour commutation saturée, comme le 2N2369, plutot que le 2N3904 qui est d'usage général. Une solution plus radicale est de mettre une diode d'anti-saturation entre collecteur et base. Ce qui permet par la même occasion de résoudre le problème suivant:

    Commutation transistor/diode
    Lors du passage d'une alternance à l'autre, le rôle de Q3 passe de transistor à diode. Avec un transistor parfait, le passage se ferait sans à-coup, mais avec les composants réels, ce n'est pas le cas: la jonction B-E a une résistance parasite, qui est pratiquement éliminée lorsque son fonctionnement est assisté par l'effet transistor. Elle réapparait quand la jonction B-E est livrée à elle même. Avec la diode d'anti-saturation, Q3 peut toujours fonctionner en transistor, et il n'y a pas d'hiatus lors du basculement d'un mode à l'autre.

    Amplitude de la commutation
    Sur le collecteur de Q3, l'amplitude de la commutation était de 3Vbe environ. Avec la DAS, cette amplitude tombe à 2.5Vbe environ. Une telle valeur est inutilement élevée, et provoque le passage de résidus dans la sortie à cause de couplages capacitifs. De plus, le slew-rate sur le collecteur est élevé, mais pas infini, et si l'amplitude est élevée, le temps de commutation augmente en proportion. En réduisant l'amplitude, on va donc pouvoir encore réduire le temps de commutation, ce qui va diminuer l'énergie des artefacts présents en sortie.
    Un moyen simple de réduire l'amplitude est d'empiler des diodes dans le collecteur de Q3: voir circuit complet dans B20Kfull.
    Avec deux diodes, la tension inter-bases pendant l'alternance négative est de 900mV environ; pour commencer à faire conduire sérieusement Q1 et Q2, il faut 1200mV environ, ce qui laisse 300mV de marge, 150mV par transistor. A 2mV/°C, cela permet un delta T° de 75°C entre les transistors de puissance et les composants de base. Cela peut paraitre confortable, mais si Q1 et Q2 sont faiblement dimensionnés, cela pourrait s'avérer insuffisant.
    Il ne faut pas oublier que sans résistances d'émetteur, un dépassement, même très bref, de la T° critique sera suffisant pour déclencher un emballement thermique très brutal. Il suffit que la durée de "l'événement" soit du même ordre que la constante de temps thermique du transistor, càd quelques ms.
    Il faut donc également tenir compte de la dissipation dynamique dans Q1 et Q2.
    Si on veut une totale sécurité en toutes circonstances, on peut opter pour une seule diode, avec comme prix à payer une faible dégradation des performances.
    Pour un compromis optimal entre qualité et sécurité, on peut remplacer une des diodes par une schottky.

    Forts de ces améliorations, revenons à 1KHz pour voir s'il y a un impact: voir B1Kfull.
    On constate une petite amélioration de la distorsion. Ce n'est pas très spectaculaire, mais c'est normal: on n'a fait que du peaufinage dans la région du passage à 0, et l'essentiel de la distorsion est causé par des non-linéarités des transistors. C'est néanmoins important, car si l'AOP peut facilement corriger les "gros" défauts de la fonction de transfert, il est incapable de s'attaquer aux défauts rapides du croisement.

    Tant qu'on y est est, profitons de l'état actuel du simulateur pour vérifier une suggestion: une résistance de 8ohm insérée entre bases et émetteurs.
    Voir résultat sur 8ohm.
    A priori, le résultat, bien que pas fameux, ne semble pas non plus trop désastreux.
    En réalité, cette approche souffre de nombreux défauts:
    Il y a d'abord la variation d'impédance de sortie autour du passage à 0: elle est comprise entre 8ohm et quelques dizaines ou centaines de milliohms, soit typiquement un rapport de 1 à 30. Un designer audio commence à se faire du souci s'il constate l'impédance de sortie en boucle ouverte varie de plus de quelques %. Ici, on est à 3000%.
    Il y a ensuite la variation de gain causée par cette variation d'impédance; elle est ici de 1 à 2, et encore plus si la charge est un haut-parleur réel.
    Mais l'inconvénient le plus grave est aussi le moins évident: en examinant le signal de sortie, on constate qu'il est visiblement distordu, mais que les discontinuités présentes p.ex. dans crossover1 ont disparu. En réalité, c'est une illusion, et pour s'en convaincre il suffit de faire une autre simulation: 8ohm bis.
    Elle est similaire à crossover1, mais la forme d'onde de sortie du cas précédent a été synthétisée par l'addition d'un signal "propre", venant directement de Vin et du signal distordu, similaire à crossover1.
    Cette manip "démonte" le mécanisme de correction réalisé par la résistance de 8 ohm: elle se contente de "diluer" d'environ 50% le contenu spectral indésirable, ce qui permettra de gagner environ 6dB, ce qui est bien peu eu égard aux inconvénients.
    Ce qui montre que l'examen d'un signal dans le domaine temporel exclusivement est parfois trompeur.
    Enfin, la logique elle-même de cette solution est plutot discutable: à partir du moment où il faut un ampli de puissance comme driver, pourquoi ne pas simplement prendre directement un ampli de la puissance correcte?
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  24. Tropique

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    Des amplificateurs complets

    Avant d'entrer dans les descriptions, quelques mots de mise en garde:

    La topologie proposée permet de résoudre de façon efficace certains problèmes bien définis.
    Elle élimine tout ce qui est compensation thermique, résistances d'émetteur, courant de repos, réglages et difficultés associées.
    Elle permet de "raccorder" des transistors complémentaires de façon automatique, optimale, sans ajouter d'artefact supplémentaire lié à leur association.
    Et puis c'est tout.
    C'est déjà pas mal, c'est une grosse épine hors du pied du constructeur potentiel, mais ça ne règle aucun autre problème.
    Si on a un ampli pourri, ce n'est pas le fait d'améliorer cet aspect qui changera grand chose: il est très improbable que toutes les merdouilles de l'ampli se concentrent uniquement à cet endroit, et pour avoir quelque chose qui fonctionne vraiment bien, tous les aspects doivent être soignés.
    Il ne faut donc pas mettre de faux espoirs sur cette topologie: ce n'est pas la pierre philosophale des audiophiles, qui peut changer le zinc en or.

    Version 1
    Elle est directement dérivée des circuits pédagogiques: un gain en tension est obtenu grâce à R6/R7, et la source de courant de 10mA est développée.
    L'AOP sert de driver, et c'est lui qui assure le gain en tension. Les tensions d'alimentations sont donc limitées à une quinzaine de volts, et le courant de sortie sera limité par la sortance de l'AOP et le Beta de Q1/Q2.
    Pour ceux-ci, je recommande des types ayant un bon gain à courant élevé: des BD435/436 -16 ou -25 conviennent bien pour ces applications.
    La puissance de sortie de cette version est d'une dizaine de watts. La distorsion est correcte, et il n'y a pas la moindre trace de croisement.
    Avec 4ohm en sortie, on pourrait en principe aller jusqu'à 20W, mais il faudrait des transistors à gain plus élevé, indice -40 p.ex.
    On peut aussi employer un autre AOP: j'ai utilisé exclusivement des 324, par pure perversité et pour faire fuire les audiophiles, mais avec des modèles spécialisés, genre NE5534 ou similaire, le courant de sortie disponible est plus élevé: il suffit d'adapter R4.
    Les tensions d'alimentation peuvent être fortement réduites sans inconvénient, si on veut un modèle pour casque p.ex.
    Avec un 324, la réponse en fréquence est de 40KHz à -1dB. Pas terrible, mais suffisant.
    Si on veut mieux, on peut mettre un meilleur AOP: exemple avec le LT1813, version1i. La distorsion a copieusement diminué, et la réponse en fréquence s'étend maintenant à 7.2MHz (petit signaux): voir freqV1i.

    Version 2
    On peut aussi adopter une autre démarche, et "greffer" le circuit sur des amplis classiques.
    Voici un exemple, basé sur une topologie populaire des années '60 '70. La distorsion, de 0.3%, est normale pour un tel circuit dans lequel peu de gain de boucle est disponible. Mais cela n'implique pas qu'il ait un son désagréable.... mais c'est un terrain sur lequel je ne m'aventure pas.
    Par rapport aux vrais modèles d'origine, j'ai inclu une liaison directe, mais dans la pratique ça risque de ne pas être d'une stabilité exemplaire, et il serait sans doute bon d'incorporer un condensateur de sortie. Dans cette implémentation, la puissance est de 20W, mais ici on n'est plus limité en courant ou en tension par un AOP. On peut donc sans problème aller plus haut.
    La réponse à -1dB s'étend à 1.5MHz.

    A suivre
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  25. BastienBastien
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    Re : Des amplificateurs complets

    Bonsoir Tropique,

    Je comprends pas grand chose à tout ce que tu dis et même si j' j'ai compris que tu es un fin électronicien, j'ai beaucoup de mal à croire que tu puisses sortir 20W avec une telle BP (1,5 MHz à -1 dB !!!). Quel est le produit Gain-Bande de ton ampli ? Je dois mal intérpréter les phrases :

    "Dans cette implémentation, la puissance est de 20W, mais ici on n'est plus limité en courant ou en tension par un AOP. On peut donc sans problème aller plus haut. La réponse à -1dB s'étend à 1.5MHz."


    S'agit-il d'un poisson de fin avril ?
     

  26. Tropique

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    Re : Des amplificateurs complets

    Citation Envoyé par BastienBastien Voir le message
    Bonsoir Tropique,

    Je comprends pas grand chose à tout ce que tu dis et même si j' j'ai compris que tu es un fin électronicien, j'ai beaucoup de mal à croire que tu puisses sortir 20W avec une telle BP (1,5 MHz à -1 dB !!!). Quel est le produit Gain-Bande de ton ampli ? Je dois mal intérpréter les phrases :

    "Dans cette implémentation, la puissance est de 20W, mais ici on n'est plus limité en courant ou en tension par un AOP. On peut donc sans problème aller plus haut. La réponse à -1dB s'étend à 1.5MHz."


    S'agit-il d'un poisson de fin avril ?
    Il s'agit de la réponse en petits signaux. La bande en puissance sera limitée par le slew-rate (que je n'ai pas mesuré), et sera beaucoup plus limitée.
    D'ailleurs, pour des applications audio, il serait malsain de garder à l'ampli toute cette bande: c'est aller au-devant des problèmes. Si on a besoin d'un AOP de puissance, c'est différent.
    D'ailleurs je vais donner quelques consignes pour l'utilisation des schémas "bruts" dans des applications audio:

    Avant d'aller plus loin, quelques remarques concernant les divers schémas d'amplis: ce sont des schémas "nus" des prototypes prêts à être testés et mesurés.
    Pour les utiliser dans des amplis audio "réels", il faut les équiper de quelques accessoires standard. Voir "access".

    -Un filtre passe-bas d'entrée, qui va éliminer la pollution RF, atténuer les décharges statiques et éviter que des couplages indésirables dans le cablage externe ne causent des oscillations
    -Des découplages d'alim et d'IC normaux
    -Un réseau de Zobel en sortie, réseau RC + self amortie par résistance, pour permettre de travailler sur des charges réactives
    -Des diodes entre la sortie et les rails d'alim, pour éviter que des "load dumping" ne causent des problèmes
    -Il faut choisir la résistance de contre-réaction pour fixer le gain en fonction de la sensibilité d'entrée souhaitée. Tous mes protos sont standardisés à un gain de 11, qui ne convient pas nécéssairement
    -Il faut choisir des transistors de sortie dont le gain est suffisant pour pouvoir fournir un courant de crête au moins égal à 2 ou 2.5X le courant de crête sur la charge résistive nominale, avec le courant de base délivré par les drivers. Les enceintes sont des charges complexes, la musique a une forme d'onde complexe, et la combinaison des deux conduit à des courants de crête bien plus élevés que sur une résistance pure. Par exemple, pour la version 2 (discrète), il faudrait des transistors dont le gain ne soit pas inférieur à 50 ou 60. On peut soit choisir un type dont les caractéristiques garantissent cette valeur, soit vérifier soi-même le gain, soit choisir des transistors classés en groupes de gain par le fabricant. Chez certains ça se matérialise par des points de couleur différente, ou des chiffres, ou des lettres, ou des chiffres romains.
    Si on ne trouve pas de transistors ayant un gain suffisant, il faut augmenter le courant dans les drivers.
    -Les drivers doivent être correctement refroidis: dans la version 2, ils dissipent 1.8W en permanence, il faut donc les équiper d'un clip de refroidissement généreux
    -Les schémas sont dessinés avec deux diodes dans le collecteur du transistor de controle de bases. Pour la sécurité, il est préférable de se limiter à une, la perte de qualité sera infime. Si malgré tout on choisit d'en mettre deux, il faudra au moins les placer près du radiateur et mettre des fusibles de 1.25A rapides dans le collecteur de chaque transistor de sortie.
    -Si on ne souhaite pas de couplage DC (pour des applications audio, c'est à éviter), il faudra mettre un condensateur de liaison à l'entrée s'il n'y est pas déjà; il faudra également mettre un condensateur en série avec la masse, dans le pied du diviseur de contre-réaction. Cela permet d'éviter de multiplier l'offset DC par le gain de l'ampli.

    A bientot, pour des versions un peu plus "lourdes"....
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  27. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Voici encore un exemple (classicB):
    C'est typiquement le style d'architecture utilisée actuellement, sans aucune fioriture particulière. La seule originalité est le controle de la classe B.
    Les performances sont correctes, et la bande (petits signaux) est de 5MHz environ. En puissance, on est plus proche de 20KHz, ce qui est assez normal avec les 3055 dont la Fh21e vaut environ 15KHz. En les "secouant" plus violemment on pourrait aller plus haut, mais si on veut un slew-rate et une bande de puissance exceptionnelles, il vaut mieux utiliser des transistors plus performants. Les 3055 sont bon marché, robustes, et permettent de "prouver le concept", mais ce sont des patates...
    Ne pas oublier, que ici aussi, toutes les remarques faites précédemment restent d'application.

    Enfin, voici quelque chose de nettement moins banal que tout ce qui précède: B-assist.
    C'est fondamentalement la même base que le circuit précédent, mais cette fois il y a une originalité: l'ampli principal est "assisté" par un ampli op, qui utilise le résidu entre les bases de l'ampli différentiel pour créer un signal de correction de deuxième rang qui parfait le travail.
    Autre originalité, le signal de correction est injecté en transformant le différentiel en "trifférentiel", avec un transistor de plus, ce qui permet entre autres de conserver le chemin principal du signal, sans avoir à passer par l'AOP.
    Cette méthode de feedforward permet de conserver les qualités dynamiques de l'ampli principal, tout en bénéficiant de la précision de l'AOP.
    Tout cela permet d'obtenir des performances inhabituelles pour un ampli simple, construit avec des composants "tout-venant": la distorsion est de l'ordre du millième de %, et la bande est de 1.25MHz.

    Attention, ce circuit est nettement plus "chatouilleux" que les autres: il y a d'ailleurs un certain nombre de compensations explicites, rendues nécéssaires par les deux boucles de contre-réaction qui agissent concuremment.
    Si on emploie des composants plus rapides pour l'AOP et les transistors de sortie, il risque d'y avoir un certain travail à faire pour arriver à une stabilité acceptable.
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    Dernière modification par gienas ; 22/04/2008 à 15h31. Motif: Rétabli la PJ classicB.jpg
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  28. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Un bref mot concernant le post précédent: dans B-assist, si la tension d'alim dépasse 15V, il faut prévoir une alim séparée, avec des zeners p.ex., pour l'ampli op.
    Pour des essais, le 324 est normalement capable de supporter 40V, mais ce serait imprudent de compter dessus pour un montage définitif.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  29. Tropique

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    Re : Amplificateurs en classe B: et maintenant, la version Tropicalisée!

    Pour conclure:

    La topologie proposée apporte une solution à un problème qui tourmente les concepteurs d'amplis depuis des dizaines d'années.
    C'est une solution radicale: elle est simple, complète et idéale, et peut avantageusement se substituer aux solutions classiques à base de diodes, ou de multiplicateur de Vbe, ou de thermistance.
    Mais, elle est limitée pratiquement aux étages simples: avec des darlingtons, il est pratiquement indispensable d'incorporer des résistances base-émetteur de stabilisation, et ces résistances interfèrent avec le fonctionnement du circuit: le transistor de controle ne "sait" plus quels sont les courants qui passent réellement dans les transistors controlés et n'est plus capable de prendre des décisions correctes.
    Se passer de résistances de stabilisation serait très délicat. On peut envisager des solutions batardes, avec des résistances de plus fortes valeurs, et des résistances de compensation sur le transistor de controle, mais on devient tributaire du gain exact des transistors, gain dont la dispersion est importante. Pour arriver au même niveau d'adaptabilité que dans le cas simple, il est nécéssaire de complexifier considérablement le circuit, qui perd alors une grande partie de ses avantages et de son intérêt.
    Il y a une dizaine d'année que je réfléchis au problème, mais j'ai été incapable de trouver une solution satisfaisante. Peut-être quelqu'un aura-t-il l'illumination salvatrice? Je l'espère.

    Même avec cette (grosse) limitation, ça reste un petit circuit bien utile. Personnellement je l'utilise surtout pour de faibles puissance, typiquement à quelques centaines de mA de sortie, pour booster la sortie d'un AOP p.ex.
    Quand on veut le faire proprement de manière traditionnelle, il faut deux diodes, deux résistances de polarisation et deux résistances d'émetteur. Comme on ne souhaite généralement pas qu'il y ait un réglage, on doit prendre des résistances d'émetteur suffisamment élevées pour éviter tout risque d'emballement. Il en résulte une dégradation de l'impédance de sortie, surtout près du zéro. Avec ce circuit, rien de tout cela, et dans sa forme la plus simple, il ne nécéssite qu'une résistance de polar et un transistor. C'est donc nettement avantageux.

    Je n'ai pas tellement investigué l'aspect plus forte puissance/haute qualité: j'ai concentré mes (vains) efforts à l'adaptation à des darlington ou composite.
    Les circuits que j'ai proposés sont donc essentiellement des circuits d'évaluation, représentatifs de quelques dizaines de prototypes divers que j'ai réalisés. Dans leur grande grande majorité, ces circuits n'ont connu à leur entrée que des signaux sinus, carrés ou triangle, et à leur sortie une résistance de puissance. Ils ne sont donc pas très fouillés ou aboutis, et peuvent certainement être améliorés. Ils peuvent être considérés comme une bonne base de départ pour ceux qui désirent expérimenter.
    En théorie, à moyens égaux, cette topologie doit pouvoir se classer entre la classe A et la classe AB sur le plan de la qualité pure. Cela dit, pour arriver au niveau d'un bon ampli classique dans le genre du concept "Blameless" de Douglas Self, il faudrait sérieusement "faire ses devoirs", et soigner tous les aspects, pas seulement celui-là.
    Une possibilité serait de reprendre une solution prouvée, genre blameless, en augmentant fortement le courant dans le VAS pour attaquer directement les transistors de sortie. Cela impliquerait de dissiper une dizaine de watts dans chaque predriver, mais ce serait quand même encore bien moins que de la classe A. Avis aux amateurs.
    A bientôt, pour d'autres aventures...
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  30. BastienBastien
    Invité

    Re : Des amplificateurs complets

    Bonjour Tropique,

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Il s'agit de la réponse en petits signaux. La bande en puissance sera limitée par le slew-rate (que je n'ai pas mesuré), et sera beaucoup plus limitée.
    Pardon. J'aurais dû m'en douter. C'est le fait que la BP et "20W" étaient aussi proches dans le texte qui m'a induit en erreur.

    Sinon, à part ça, je suppose que tu lis Elektor ? Est-ce que tu as vu l'article sur l'amplificateur à correction d'erreur paX (Avril et Mai 2008) ? D'après ce qu'ils en disent, il est aussi révolutionnaire.

    Pardon de poser une question qui est sans doute idiote, mais qu'en penses-tu ? Est-ce que l'un des deux est "meilleur" ? Ou alors, peut être que les deux ne sont pas fait pour jouer pas sur le même terrain ?

    Merci.
     


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