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Le retour de la distorsion thermique
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forr
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Message : #1
Le retour de la distorsion thermique

Les passionnés d'amplification à transistors se souviennent tous des études d'Héphaïstos parues dans L'Audiophile avec notamment ses recherches sur la distorsion thermique des amplificateurs.

Il serait logique que, si celle-ci est significative, l'amplification des sinus en dessous de, disons, 200 Hz en soit affectée. A l'époque, Héphaïstos n'a pu le mettre en évidence, faute de distorsiomètre assez pointu.

Depuis, trente ans ont coulé sous les ponts et maintenant on est capable de mesurer des taux distorsion harmonique se situant entre 0.001% et 0.0001%, voire moins encore.

Habitué de ces fonds abyssaux Douglas Self s'est plongé une fois de plus dans son schéma de base. Il n'est pas rentré bredouille, il a pêché quelques manifestations thermiques dans la distorsion harmonique : elle présente une remontée très douce dans les basses fréquences.

Premier suspect : le composant passif [<- edited] qui est soumis à la plus forte variation de tension, à savoir la résistance de contre-réaction branchée à la sortie, elle contribue à cette remontée. Il est facile de diminuer l'effet thermique dont elle est sujette en la remplaçant par un réseau de plusieurs résistances serie/parallèle de valeur résistive égale mais présentant une inertie thermique plus grande. La remontée de la distorsion s'amenuise mais sans atteindre l'irréprochable.

A quoi faut-il s'attaquer après ? Self se pose la question d'une
présence de l'existence de distorsion thermique dans le différentiel d'entrée (contre laquelle Héphaïstos a proposé une dizaine de cicruits).

"Work in progress" c'est ainsi qu'il termine son diaporama présenté à Varsovie en 2015, dont le fichier peut être téléchargé ici :

http://www.douglas-self.com/ampins/Warsa...rtion2.ppt

Il me semble qu'avec un circuit inverseur, la distorsion thermique de l'étage d'entrée devrait être très faible puisqu'il est soumis à des variations de tension infimes, alors que ces mêmes variations sont quasi égales au signal d'entrée avec une configuration non-inverseuse.

On remarque d'ailleurs que la configuration inverseuse semble rencontrer depuis quelque temps un regain de faveur auprès des concepteurs.

Attention à ceux qui en font des essais : un défaut peu connu de cette configuration, c'est que si son entrée reste en l'air ou voit une impédance d'entrée trop élevée, le circuit amplificateur peut connaître des problèmes de stabilité, son gain de boucle devenant très élevé.

Ce message a été modifié le: 06/03/2017 11:27:19 par forr.

05/03/2017 00:04:05
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Jean-ClaudeRL
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Message : #2
RE: Le retour de la distorsion thermique

Bonjour à tous
Douglas Self toujours très intéressant.
La question que je me pose toujours avec les amplificateurs est celle de la distorsion totale de l'ensemble de reproduction, donc de la distorsion des enceintes (et des cellules pour les utilisateurs de vinyles).
Une mesure de la H3 à 40Hz, à un niveau réaliste, d'une enceinte montre plutôt des valeurs de l'ordre du pour-cent?


Quaerendo invenietis (J.S. Bach)
05/03/2017 09:46:43
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rliyung
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Message : #3
RE: Le retour de la distorsion thermique

Bonjour Jean-Claude,

Forr ouvre un sujet intéressant, on va essayer de rester dans le sujet.

a+mitiés raoul


mon système : http://forums.melaudia.net/showthread.php?tid=2443
05/03/2017 10:26:00
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JM Plantefeve
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Message : #4
RE: Le retour de la distorsion thermique

Bonjour Forr,

Merci de nous rappeler ce pan de l'électronique audio linéaire à transistors.
Je me permets une petite illustration de l'origine du problème (Courant collecteur en fonction de Vbe et de la Température) :
   

On comprend dès une simple mesure en régime continu, qu'un transistor se révèle être un véritable thermomètre. Si T° augmente, Ic augmente, ce qui pousse à l'emballement d'ailleurs.

En régime variable, je pense qu'il ne faut pas rester à une mesure de distorsion harmonique suivant la température, mais passer à un calcul de décomposition harmonique d'un burst, période par période. Burst à l'image d'une enveloppe de note. Burst généré à l'entrée de l'amplificateur et mesuré à sa sortie. Mathématiquement, c'est possible, informatiquement aussi j'imagine. Le rapport de test pourrait être une représentation 3D : niveau de distorsion en y, numéro de période en x et rang harmonique en z.

Des cartes son 24 bits très faible DHT, des codeurs fous, des sandwichs, des sacs de couchage... le premier hackaton Mélaudia ?

Bien à toi, Jean-Marc.

Ce message a été modifié le: 05/03/2017 12:22:54 par JM Plantefeve.

05/03/2017 12:20:11
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JM Plantefeve
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Message : #5
RE: Le retour de la distorsion thermique

Je suis par ailleurs persuadé qu'un fonctionnement en commutation plutôt qu'en linéaire, est dédouané de cette distorsion thermique. Et l'écoute des meilleurs amplis PWM me laisse l'entendre, d'autant plus quand on se dédouane aussi de la conversion N/A petits signaux. Vive les Full Digital Amplifiers (du futur) !

Ce message a été modifié le: 05/03/2017 12:38:51 par JM Plantefeve.

05/03/2017 12:38:32
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JM Plantefeve
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Message : #6
RE: Le retour de la distorsion thermique

A cette distorsion thermique, j'associerais bien la distorsion mémoire des isolants, voire la distorsion de gigue liée aux variations de la tension d'alimentation suivant la modulation musicale.

Trois distorsions d'enveloppe ? La "DET" dans les prochains compte-rendus de mesure ?

Ce message a été modifié le: 05/03/2017 12:46:58 par JM Plantefeve.

05/03/2017 12:46:29
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Message : #7
RE: Le retour de la distorsion thermique

Forr,

"Premier suspect : le composant qui est soumis à la plus forte variation de tension, à savoir la résistance de contre-réaction branchée à la sortie"

Je ne l'aurais pas mis en tête, vu tous les transistors sur le parcours. D'autant qu'il est facile de ne pas choisir une faible valeur résistive (P=U²/R). Avec 2.2kR sur 28Vrms, 360mW, c'est forcé le trait de la part de Doug...

Avec 10kR, 78mW, quatre fois moins de risque. La résistance de 100R passe à 470R, le condensateur de 1000µF passe à 220µF.

Ce message a été modifié le: 05/03/2017 13:01:20 par JM Plantefeve.

05/03/2017 12:59:40
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PFB
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Message : #8
RE: Le retour de la distorsion thermique

JM Plantefeve a écrit :
Des cartes son 24 bits très faible DHT, des codeurs fous, des sandwichs, des sacs de couchage... le premier hackaton Mélaudia ?


Si le signal n'est pas répétitif mesurer la distortion aussi bas que -100/-120dB va poser des problèmes.

J'arrive à mesurer vers -130dB mais les petits circuits analogiues prennent du temps à faire la part des choses. 30 minutes de préchauffage, 20 secondes stabilisation.

Je aussi suis équipé pour générer des signaux purs et là aussi la cavalerie prend du temps à s'aligner, des dizaines de secondes.

Le burst c'est bien mais le rapport signal sur bruit est assez pauvre, disons de 0,1% de THD tiendra déjà du miracle.

PFB


If you can't double it or halve it, don't mess with it.
05/03/2017 13:09:33
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Message : #9
RE: Le retour de la distorsion thermique

PFB,

"J'arrive à mesurer vers -130dB mais les petits circuits analogiques prennent du temps à faire la part des choses."

Je n'évoquais pas une mesure après filtrage sélectif, mais un calcul à partir d'échantillons numériques. Les seuls éléments analogiques seraient les convertisseurs N/A et A/N.

24 bits, 192kHz, calcul des coefficients de Fourier (a0, an, bn) pour chaque période T échantillonnée. Je ne sais pas le coder, mais une joyeuse bande de geeks challengée sous Scilab, certainement...

Et je ne serais pas surpris qu'une fois analysée sur burst plutôt que sur sinus permanent, la distorsion d'enveloppe dépasse le 1%. Entendues les différences (subjectives ?) entre amplificateurs.

Ce message a été modifié le: 05/03/2017 13:45:39 par JM Plantefeve.

05/03/2017 13:42:21
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PFB
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Message : #10
RE: Le retour de la distorsion thermique

JM Plantefeve a écrit :
Je ne sais pas le coder, mais une joyeuse bande de geeks challengée sous


Il te faut un analyseur de spectre Hewlett Packard avec l'option "sweep gating" et un opérateur pas trop rouillé, ce genre d'appareil est vite consteller de boutons....

L' HP sera capable d'analyser un tone burst fenêtré sur la partie centrale d'un burst (sans le début, ni la fin) et de calculer la distortion.

Je vais voir à la cave si j'ai l'option "sweep gating" sur mon HP.

PFB


If you can't double it or halve it, don't mess with it.
05/03/2017 15:59:44
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