Le retour de la distorsion thermique

[forr]

Sortie de mes archives, voici une étude que j'avais menée sur un circuit de Schlotzaur (différentiel d'entrée chargé par un miroir de courant Wilson à 3 transistors suivi par un simple émetteur suiveur charge de 2 kOhm).
Il s'agissait d'observer les évolutions de la distorsion harmonique d'un sinus de 1 kHz, 4 Vrms en fonction du courant dans les transistors du différentiel d'entrée et de la tension.
Les chiffres de distorsion sont très bas, il n'est pas sûr que ce soit des valeurs exactes. Ce sur quoi il faut se concenter est leur evolution avec la modification des conditions de fonctionnement


A Circuit de Schlotzaur.
Pour mettre les deux entrées in+ et in- dans des conditions d'impédance d'entrée et de contre-réaction typiques, une résistance de 1 kOhm a été insérée dans chacune des bases du différentiel
La charge en sortie est de 2 kOhm.


B Distorsion de l'ensemble de mesures Bateman, générateur et distorsiomètre


C Distorsion du circuit de Schlotzaur 12 V, 0.3 mA
(tension d'alimentation positive 12V, courant continu 0.3mA dans chaque transitor du différentiel)


D 12V, 0.9mA


E 18V, 0.3mA


F 18V 0.9mA


G 18V 2,9mA


H 24V 0,3mA


I 24V 0.9mA


J 30V 0.9mA


K 30V 2.9mA

Non représentée ici, j'avais aussi étudié l'influence d'une tension continue d'offset. Pour autant que je m'en souvienne, elle ne se faisait pas sentir avant 100 mV.

[jacquese]

Bonjour forr et à tous,

Si on ne chipotte pas trop sur quelques dB d'écart on constate que par rapport à la variation des points de polarisation du circuit :
- H3 est plutôt stable
- H2 ne l'est pas

C'est un point important sur laquelle G. Perrot avait fondé sa théorie et ses solutions. Qui dit H2 dit équilibrage du différentiel d'entrée. Là on voit clairement sa sensibilité aux conditions, en niveau relatif bien-sûr car on est toujours vers -130dB.

Les points de polarisation de T1 et T3 étant différents, il serait intéressant de les égaliser pour voir si H2 bouge toujours à la mesure.

Tu as de la chance de pouvoir mesurer des distorsions aussi petites.

Tu obtenais les mêmes résultats au simulateur ?

[forr]

Bonsoir Jacquese

Si on ne chipotte pas trop sur quelques dB d'écart on constate que par rapport à la variation des points de polarisation du circuit :
- H3 est plutôt stable
- H2 ne l'est pas
C'est un point important sur laquelle G. Perrot avait fondé sa théorie et ses solutions. Qui dit H2 dit équilibrage du différentiel d'entrée.

Déséquilibre de courant entre les deux branches plutôt.
La prédominance de la H2 dans une électronique est plus que très souvent décrite comme donnant un résultat plus musical.
Or j'ai lu il y a peu que, pour les haut-parleurs, la linéarité dont elle découle aboutissait à des distorsions d'intermodulation supérieures. Si cela s'applique aux amplificateurs, cela veut dire que la distorsion d'intermodulation est plus musicale. Serait-il sacrilège d'oser le dire ?

Là on voit clairement sa sensibilité aux conditions, en niveau relatif bien-sûr car on est toujours vers -130dB.
Les points de polarisation de T1 et T3 étant différents, il serait intéressant de les égaliser pour voir si H2 bouge toujours à la mesure.
Tu as de la chance de pouvoir mesurer des distorsions aussi petites.

Si on se contente de fréquences fixes, il est possible d'atteindre ces niveaux à frais limités. Le gros, gros, gros problème, c'est le circuit de stabilisation de la sortie du générateur sinus, toujours très sensible à la température. Ensuite, côté mesure de distorsion, il faut un réjecteur passif en double T suivi d'un ampli-op linéaire et silencieux, et enfin une carte son pour procéder à une analyse FFT ou des filtres actifs sélectifs centrés sur mes harmoniques pour une visualisation instantanée. Tout ça en composants de qualité irréprochable.
Vicnic membre de DiyAudio a distribué de tels générateurs et réjecteurs et en a sans doute encore quelques de disponibles ou une nouvelle fournée à venir.
Il participe à cette discussion http://www.diyaudio.com/forums/equipment...lator.html
Je lui ai pris deux générateurs 1 et 10 kHz et les deux réjecteurs associés mais ne les ai pas encore mis en route dans une boîte (bien blindée et peu sujette aux variations de température).

Tu obtenais les mêmes résultats au simulateur ?

Avec Tina de Design Soft, j'avais trouvé des résultats dans ces eaux-là, je trouvais ça invraisemblable. Refaits récemments avec le même programme mais de version plus récente, ça donne dans 0.001% de DHT. Mais je n'aime pas beaucoup m'appuyer sur les résultats des simulations, si le jeu consiste à faire la guerre à la distorsion, il faut la faire en vrai !

[JM Plantefeve]

Bonjour Forr,

"Mais je n'aime pas beaucoup m'appuyer sur les résultats des simulations, si le jeu consiste à faire la guerre à la distorsion, il faut la faire en vrai !"
Bravo et merci pour ces résultats de mesures "en vrai". Je viens juste de recevoir une carte son qui j'espère sera suffisante pour aller chercher le pouillième.

Avant cela, une simulation (encore) pour essayer de modéliser le phénomène pour une branche de Vas. Si rien de particulier n'apparait en distorsion, je trouve tout de même l'exercice didactique. A quand des modèles spice de semi-conducteurs avec coefficients thermiques ?
   
Q1 au 27,000° de LTspice, Q2 à 85° légèrement modulé.

Bien à toi, Jean-Marc.

[forr]

Bonjour Jean-Marc,

A quand des modèles spice de semi-conducteurs avec coefficients thermiques ?

Suite à ta question d'hier, je pensais qu'on pouvait faire quelque chose de viable avec un oscillo. Je découvre par pur hasard ce matin que notre ami Peufeu (au site bien connu des distorsionthermiquophobes) a déjà travaillé la question :

http://www.diyaudio.com/forums/solid-sta...stors.html

Coincidence, j'ai le même scope que lui, un Rigol. Plus exactement, après en avoir lu et vu l'éloge fait ailleurs, avoir vu qu'il en avait un m'a définitivement poussé à en faire l'acquisition.

Cdt.

[PFB]

Bravo et merci pour ces résultats de mesures "en vrai". Je viens juste de recevoir une carte son qui j'espère sera suffisante pour aller chercher le pouillième.

Le hic de la carte son utilisée comme un bourin, c'est la mesure sur l'entier de la plage dynamique.

Si tu veux touiller le pouillième de machin, il faut rajouter des étages analogiques comme un bon vieux Krohn-Hite 3800. C'est un filtre qui traquera et supprimera la fondamentale avec un Q de quelques millions ce qu'un 3800 fait est à peine imaginable...

Une fois la fondamentale virée, faut passer par un étage de gain pour adapter la plage de mesure à ta carte son et alors seulement les portes des pouillièmes s'ouvriront...

PFB

[jsilvestre]

Bonjour Forr,

Parfois on trouve des informations sur la capacité thermique dans les datashhet des constructeurs sous la forme d'une courbe de résistance thermique en fonction du temps.

   

Ces infos ne sont pas toujours données , voir pas souvent mais le modèle thermique dépend du boitier et de la surface de silicium. C'est donc transposable d'un modèle à l'autre si les boitiers sont les mêmes et si les courants collecteurs maxi et la Rth sont proches.

Une mesure que je n'ai pas encore faite, qui pourrait s'avérer intéressante (peut être! ) serait de mesurer les dérives créées par les variations de température induites.
L'idée est de mesurer la tension en sortie du premier étage, avec en entrée un signal à bande limitée en bas par un brickwall très raide à par exemple 50Hz et un brickwall inverse sur la mesure. Ne reste que le bruit BF crée par l'ampli.
Je ne sais pas si cette mesure apportera quelques infos supplémentaires par rapport à une simulation beaucoup plus simple à mettre en oeuvre, il faudrait essayer...

Joël

[JM Plantefeve]

Bonjour,

Forr : "Mais il y a d'autre circuits, ne faisant pas appel à la température pour assurer le contrôle de courant de repos. Un des plus anciens (1973) c'est celui de P.l. Taylor, je ne résiste pas au plaisir de le montrer."

Jacquese : "Ah le circuit de Taylor ! Il est trop génial. Un de mes préférés."

Comment alors résister à un peu d'investigation ? : l'article de l'époque (pdf).
Une modélisation LTspice épurée :
   
Et à la simulation :

• 0.05% de DHT, H2 en tête
  
• bande passante à 1Mhz
  

Pour un premier jet...

Ce schéma qui sort de l'ordinaire est attirant.

[Yves]

. . .
Ce schéma qui sort de l'ordinaire est attirant.

Whouha !
Un "White cathode follower" à transistor et à couplage direct

Yves.

[forr]

Le circuit de Taylor avait fait l'objet d'un article dans la Revue du Son (en pièces jointes). Il devrait présenter une meilleure réjection d'alimentation positive que le circuit de White. Petite subilité que j'aime bien, c'est la résistance de 220 Ohm bootstrappée entre base et émetteur du BFY51 qui charge le collecteur du BFW87.
John Broskie a trouvé dans ce circuit une source d'inspiration, il suggère quelques améliorations :
http://www.tubecad.com/2004/blog0023.htm