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Le retour de la distorsion thermique
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jacquese
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Message : #51
RE: Le retour de la distorsion thermique

Sur mon petit classe A : une autre manière de piloter le bias sans mesure de la température dans une configuration "push-pull inversé".

Ce message a été modifié le: 09/03/2017 00:58:54 par jacquese.

09/03/2017 00:54:45
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forr
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Message : #52
RE: Le retour de la distorsion thermique

Bonjour Jean-Marc

JM Plantefeve a écrit :
"j'ai l'impression qu'il contient d'autres bizarreries (polarité de Q3 et Q4 ???)"
Coquilles corrigées depuis : https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8196-D.PDF

Il reste une grosse coquille de conception.
J'avais relevé en même temps que Francis Brooke qu'elle figurait aussi sur un schéma proposé par Nouvelle Electronique (la revue y avait en plus rajouté une touche personnelle qui faisait s'écrouler le PSSR !).

Le but de la diode insérée dans le boîtier d'un transistor Thermaltrak est de répliquer les variations de tension du Vbe en fonction de celui-ci de la température puisqu'elle suit la même loi.
On compte en général qu'elle est de -2.1 mV par °C.
En arrondissant, ça fait -0.1 V pour 50°C.

Si donc on insère la diode en série avec le circuit de polarisation du transistor, le courant dans la résistance d'émetteur du transistor est pratiquement indépendant de la température.

Avec un montage en parallèle de deux transistors de puissance par branche de puh-pull, chacun avec sa résistance d'émetteur (typiquement 0.22 à 0.33 Ohm), la tension compensatrice de la température doit rester la même qu'avec un seul transistor.
A savoir que la chute de tension dans une seule diode y pourvoit.



Or dans le schéma de Brazier, la polarisation se fait avec trois diodes des Thermaltak en série par branche ! Il n'en est besoin que d'une et d'une seule. Autrement, il y a sur-compensation.

Par contre, on pourrait envisager deux diodes accolées aux transistors drivers (Q7, Q9 pour la branche positive).
Ici ce sont les diodes des Thermaltrak qui génèrent leur tension polarisation d'après la température de ces derniers...

Et, à propos de ces drivers, même là encore, on ne peut que constater le peu de familiarité de l'auteur avec les amplificateurs de puissance audio. Les resistances R16, R17, R20, R21 (je trouve la numérotation un peu bizarre) sont raccordées à la sortie. C'est inutile et néfaste à la rapidité de commutation des transistors de puissance.

Bref, avec ce schéma ahurissant dont personne chez le fabricant n'a su voir les faiblesses, les Thermaltrak ont très mal commencé leur carrière. Conséquence, elle fut courte.



Fichier(s) joint(s) Miniature(s)
   

Ce message a été modifié le: 09/03/2017 13:11:39 par forr.

09/03/2017 10:47:31
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jacquese
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Message : #53
RE: Le retour de la distorsion thermique

forr a écrit :
Or dans le schéma de Brazier, la polarisation se fait avec trois diodes des Thermaltak en série par branche ! Il n'en est besoin que d'une et d'une seule. Autrement, il y a sur-compensation.
Par contre, on pourrait envisager deux diodes accolées aux transistors drivers (Q7, Q9 pour la branche positive).


Bonjour forr, à tous,

Tout bon fabricant ajoutant un peu d'intégration dans son produit se doit de démontrer qu'on va gagner sur des composants ailleurs pour justifier son utilisation. On pourrait réécrire l'histoire de la conception de ce schéma de cette manière :

1°/ Un ampli de puissance dans la gamme de puissance présentée est souvent un triple push-pull. Le but est donc de virer l'électronique (l'art antérieur) définissant la tension de polarisation du triple push-pull avec ses 6 jonctions Vbe.

2°/ Comme dans un triple push-pull on a que les deux transistors terminaux qui sont du type proposé par le fabricant, il faudrait, pour être précis, une polarisation ThermalTrack automatique pour ces deux transistors de puissance. Mais il faudrait quand même une électronique de polarisation globale pour prendre en compte les 4 jonctions Vbe restantes (pré-driver et driver). Et ça c'est inacceptable car on a finalement rien viré du tout !

3°/ Comme on a 6 jonctions Vbe à polariser et qu'on veut virer l'électronique de l'art antérieur, il a donc été décidé d'empiler 6 diodes ThermalTrack en série pour polariser le triple push-pull.

4°/ 6 diodes impliquent 6 transistors de puissance. Comme on ne peut pas les mettre en série, le choix s'est donc porté sur 2 x 3 transistors en parallèle.

Et voilà ! les exigences du cahier des charges sont couvertes. Ingénierie et marketing sont contents. Évidemment, pour ce qui est de la compensation fine de la température des jonctions Vbe, on repassera...

Finalement, on ne sait même pas en regardant le schéma quel est la valeur du courant de bias. On est en classe B, en AB ? Difficile de savoir .

Bonne journée

Ce message a été modifié le: 09/03/2017 14:25:21 par jacquese.

09/03/2017 13:10:56
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jsilvestre
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Message : #54
RE: Le retour de la distorsion thermique

JM Plantefeve a écrit :
Voilà qui me rappelle une conversation téléphonique avec Gérard Perrot (il y a... 20 ans !?) à propos d'un moyen détourné pour contrer la distorsion thermique des transistors : le montage cascode.

Réduction de la tension Vce au transistor modulant, donc réduction de la puissance dissipée et donc diminution de la gigue en température. A la façon de Doug pour sa résistance de contre-réaction.

Détourné car souvent le cascode est mis en place pour éviter l'effet Miller réducteur de bande passante. Et on a souvent lu : amplis rapides = amplis musicaux. Et si ce n'était pas dû à la rapidité ? (un sinus de 20kHz à 40W, ce n'est que 3.14V/µs). Mais à la distorsion thermique réduite ?

Forr :
"Pour éradiquer cette distorsion (pas bien grosse quand même, il faut le reconnaître) ..."
Permets-moi de recopier un de mes écrits de début de fil :
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

Bien à vous, Jean-Marc.



Bonjour Jean-Marc

A mon avis il ne faut pas s'attendre à trouver des valeurs de distorsions aussi élevées. D'abord parce que si c'était le cas elle aurait déjà été mesurée depuis belle lurette et aussi parce qu'il faudrait tordre le cou au principe même de la contre réaction.

Toujours à mon avis il ne faut pas se focaliser sur l'aspect thermique de la distorsion thermique. Ce n'est qu'un cas particulier d'un phénomène plus global. A la racine on trouve une mauvaise interprétation de la théorie d'un système bouclé. L'efficacité de la contre réaction sur les non linéarités d'un étage est fonction du gain de l'étage précédent, donc elle ne peut rien pour l'étage d'entrée puisque par définition il n'y a pas d'étage avec du gain avant lui.
La fonction de transfert d'un semi conducteur dépend de la tension à ses bornes, du courant le traversant et de sa température. Ces valeurs déterminent un point de fonctionnement. En présence de musique ces valeurs évoluent dans le temps et le point de fonctionnement se déplace le long d'une courbe plus ou moins sinueuse.
Le gain de la boucle en réduisant l'amplitude du signal que doit gérer l'étage d'entrée réduit l'amplitude du déplacement du point de fonctionnement sur la courbe et donc ses non linéarités, un petit déplacement sur une courbe peut être assimilé à une droite.
L'idéal serait atteint avec un gain de boucle infini, le déplacement serait nul et la linéarité absolue. Mais l'infini et l'absolu n'étant définitivement pas pour nous, il nous faut se contenter d'un petit déplacement et d'une fonction de transfert quasi-linéaire dans une zone autour de ce point.
La musique n'est pas seule à déplacer ce point, les variations des tensions d'alimentations, des courants de polarisations, de la température le font aussi. Etant extérieures elles ne sont pas réduites par le gain de la boucle et arrive le moment où le déplacement qu'elles engendre devient supérieur à celui induit par la musique. La fonction de transfert évolue continuellement au rythme des variations extérieures en passant d'une zone de quasi-linéarité à une autre zone d'une autre quasi-linéarité. L'oreille s'adapte et rejette facilement une distorsion stable mais n'aime pas du tout une distorsion continuellement variable.

On peut, comme certains le font rejeter complètement la contre réaction, l'employer à petite dose ou bien faire en sorte que l'étage d'entrée soit d'une linéarité absolue et inconditionnelle quoi qu'il arrive.

C'est l'approche de Gérard Perrot avec une contre réaction locale sur l'étage d'entrée et une structure d'ampli limitant les injections de variations externes. C'était un premier pas, il est possible d'aller bien plus loin. J'en suis à un gain de boucle de 280dB et des variations extérieures limitées au bruit propre des composants, des nV et pA...

J'ai quelques mesures de phénomènes internes évoluants dans les nV/Hz donc totalement invisible à quelle que mesure ce soit effectuée en sortie de l'ampli mais bien audibles. Et d'autre définitivement non mesurables comme par exemple l'influence sur le rendu d'un condensateur de filtrage de la référence d'une alimentation. Essayé plusieurs technos, mkt mks polypro métallisé, à film métallique, papier huilé pour finir par un pet russe. Cités dans l'ordre de rendu sonore avec une nette préférence pour le dernier. Je n'ai même pas tenté d'entreprendre la moindre mesure, la tension est continue, complètement stable c'est une référence. Accessible à l'oreille uniquement!

Joël

09/03/2017 15:46:58
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jacquese
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Message : #55
RE: Le retour de la distorsion thermique

jsilvestre a écrit :
L'idéal serait atteint avec un gain de boucle infini, le déplacement serait nul et la linéarité absolue.
...
On peut, comme certains le font rejeter complètement la contre réaction, l'employer à petite dose ou bien faire en sorte que l'étage d'entrée soit d'une linéarité absolue et inconditionnelle quoi qu'il arrive.
Joël


Bonjour Joel,
Pourrais-tu préciser pourquoi l'abandon de la CR ou son emploi à petite dose est une solution au problème du déplacement des points de polarisation ?
Cdlt. Jacques

09/03/2017 16:26:07
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jsilvestre
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Message : #56
RE: Le retour de la distorsion thermique

jacquese a écrit :

jsilvestre a écrit :
L'idéal serait atteint avec un gain de boucle infini, le déplacement serait nul et la linéarité absolue.
...
On peut, comme certains le font rejeter complètement la contre réaction, l'employer à petite dose ou bien faire en sorte que l'étage d'entrée soit d'une linéarité absolue et inconditionnelle quoi qu'il arrive.
Joël


Bonjour Joel,
Pourrais-tu préciser pourquoi l'abandon de la CR ou son emploi à petite dose est une solution au problème du déplacement des points de polarisation ?
Cdlt. Jacques


En fait ce sont des "solutions" du moins pire. Les variations de température des jonctions, ΔVbe de -2mV/°C sont ramenées à l'étage d'entrée par la contre réaction. C'est un bruit basse fréquence, l'enveloppe du signal filtrée par l'inertie thermique des différents transistors.
Pierre Johannet l'avait bien mis en évidence en insérant une capa dans le retour de la boucle pour atténuer la ré-injection de ce bruit et Gérard Perrot a ajouté une boucle secondaire entre la sortie et un étage intermédiaire pour gérer ce bruit en dehors de la boucle principale.

Et forcément pas de contre réaction, pas de ré-injection!

joël

09/03/2017 18:52:23
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JM Plantefeve
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Message : #57
RE: Le retour de la distorsion thermique

Bonsoir Joël,

"à mon avis il ne faut pas se focaliser sur l'aspect thermique de la distorsion thermique."
Excellent.

"J'en suis à un gain de boucle de 280dB et des variations extérieures limitées au bruit propre des composants, des nV et pA..."
Un schéma ? Des mesures !? Des photos ?!?

09/03/2017 20:46:56
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jacquese
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Message : #58
RE: Le retour de la distorsion thermique

jsilvestre a écrit :
Pierre Johannet l'avait bien mis en évidence en insérant une capa dans le retour de la boucle pour atténuer la ré-injection de ce bruit et Gérard Perrot a ajouté une boucle secondaire entre la sortie et un étage intermédiaire pour gérer ce bruit en dehors de la boucle principale.

Et forcément pas de contre réaction, pas de ré-injection!


Même si Pierre Johannet invoquait à l'époque la non-réinjection des signaux sub-audio par ajout d'une capa dans la CR, il me semble (je ne me souviens plus des sources) que des années plus tard il a invoqué qu'il s'agissait finalement d'une optimisation des impédances en action dans le système. Je n'ai pas plus d'info et je peux me tromper...
Aussi, j'ai un préampli qui ne fait pratiquement pas distorsion de mémoire car les points de polarisation des transistors sur le chemin du signal sont stabilisés. C'est un mono-étage en boucle ouverte et pourtant, lors du transitoire de montée en température, le son est quand même dégradé.

Ce message a été modifié le: 09/03/2017 23:15:36 par jacquese.

09/03/2017 23:14:09
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jsilvestre
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Message : #59
RE: Le retour de la distorsion thermique

L'audio c'est bien compliqué, et le thermique n'est qu'un aspect de l'affaire.
Il faudrait investiguer plus avant pour peut être ne rien savoir de plus...

Joël

10/03/2017 00:36:05
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jsilvestre
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Message : #60
RE: Le retour de la distorsion thermique

JM Plantefeve a écrit :
Un schéma ? Des mesures !? Des photos ?!?


Maintenant que je commence a avoir quelques photos j'ai crée un fil avec quelques photos et explications.

http://forums.melaudia.net/showthread.php?tid=6559

joël

10/03/2017 00:38:42
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