Le retour de la distorsion thermique

[jacquese]

Que peut-on encore gagner en continuité thermique en se référençant "aux électrodes suiveuses de l'étage d'entrée" (pas simple) plutôt qu'à une polarisation fixe (comme ici) ?

Bonjour Jean-Marc,
J'ai peur qu'il n'en soit pas de même avec un signal d'attaque de 1V.
L'utilisation d'un FET en cascode référencé à l'entrée reste simple.
Cdlt. Jacques

[forr]

On est au moins deux alors ! Moi j'ai bien aimé. Question de gout. J'ai certainement aimé ce que tu as détesté En matière de conception électronique nous n'avons certainement pas la même sensibilité.

Ce n'est pas une affaire de goût ou de sensibilité. Je n'ai strictement rien appris de nouveau avec ce livre que je considère comme ne proposant qu'une simple couche de complexité ajoutée aux idées qu'il a empruntées. Cela dit, ça fait des années que je suis de près les évolutions de la discipline et je suis peut-être trop exigeant quant à ma soif d'originalité.

Il y a en plus des avantages cités d'un vrai cascode à l'entrée un apport qui est loin d'être négligeable.

Qu'est-ce qu'un "vrai" cascode ?

En neutralisant la capacité Cbc (ou Cgd pour les unipolaires) on évite la réinjection de courant parasite dans l'impédance de la source. On peut appeler cela de la "distorsion d'entrée". Le circuit actif ne peut absolument rien y faire. C'est produit avant même l'étage d'entrée. J'ai relevé dans certaines configurations standards une distorsion d'entrée quasi égale à la distorsion de sortie du montage, ce qui veut dire que cette distorsion d'entrée est prépondérante !

Ce problème n'apparaît pas avec des sources à basse impédance, majoritaires aujourd'hui.

[forr]

[quote=jacquese]On est au moins deux alors ! Moi j'ai bien aimé. Question de gout. J'ai certainement aimé ce que tu as détesté En matière de conception électronique nous n'avons certainement pas la même sensibilité.

Ce n'est pas une affaire de goût ou de sensibilité. Je n'ai strictement rien appris de nouveau avec ce livre que je considère comme ne proposant qu'une simple couche de complexité ajoutée aux idées qu'il a empruntées. Cela dit, ça fait des années que je suis de près les évolutions de la discipline et je suis peut-être trop exigeant quant à ma soif d'originalité.

Il y a en plus des avantages cités d'un vrai cascode à l'entrée un apport qui est loin d'être négligeable.

Qu'est-ce qu'un "vrai" cascode ? Je pense que tu fais allusion à ce que Linsely-Hood appelait "cascode suiveur" et qu'on trouve aussi désigné comme "cascode flottant", caractérisées par un Vce constant du transistor d'entrée. A noter que ce type de cascode s'applique aussi bien à un transistor en émetteur commun qu'en transistor commun.

En neutralisant la capacité Cbc (ou Cgd pour les unipolaires) on évite la réinjection de courant parasite dans l'impédance de la source. On peut appeler cela de la "distorsion d'entrée". Le circuit actif ne peut absolument rien y faire. C'est produit avant même l'étage d'entrée. J'ai relevé dans certaines configurations standards une distorsion d'entrée quasi égale à la distorsion de sortie du montage, ce qui veut dire que cette distorsion d'entrée est prépondérante !

Ce problème n'apparaît pas avec des sources à basse impédance, majoritaires aujourd'hui.

[forr]

Encore une fois, la distorsion thermique n'est certainement pas à voir sur une seule période ("un cycle du sinus") mais à analyser en variation sur un train de périodes, sous une enveloppe.

Il me semble que c'est bien sur une seule période que Perrot l'envisage pour l'étage d'entrée. Et si on arrive à la supprimer sur une période, on l'évite aussi sur un train de plusieurs périodes.

Il faut reconnaître que la référence à un potentiel continu est d'une mise en oeuvre plus simple.

Self propose un cascode avec référence de tension au point commun des résistances d'émetteur du différentiel avec un circuit de polarisation comprenant deux 100 kOhm et un 47 µF (livre "Audio power amplifer design", edition 6, page 143, figure 6.16).
En plus compliqué, on trouve ce genre de cascode sur l'OPA627, l'AD797 et nombre d'AOP récents (dont très probablement le LM4562).

Et quand l'étage a un gain supérieur à 2, donc très souvent, une variation de Vce suivant le signal d'entrée (le millivolt) est déjà plus intéressante qu'une variation suivant le signal de sortie moins le signal d'entrée (le volt).

J'avoue ne pas comprendre ce que tu veux dire.
Je n'ai vu que Cordell raccoder sur l'étage de sortie d'un ampli le réseau de polarisation d'un cascode pour un étage d'entrée.

Appliqué au schéma de Doug (celui du diaporama), voici le résultat sou LTspice :

• Chronogramme du haut : puissance dissipée à un transistor du différentiel
  
• Chronogramme du bas : tension de sortie sur une branche pour (Vin+ - Vin-) = 0.5mV
  
• En vert : différentiel sans cascode, schéma de gauche
  
• En rouge : différentiel avec cascode, schéma de droite
  

Que peut-on encore gagner en continuité thermique en se référençant "aux électrodes suiveuses de l'étage d'entrée" (pas simple) plutôt qu'à une polarisation fixe (comme ici) ?

Comme le dit Jacquese, pour 1 V en entrée, avec une polarisation fixe du cascode ou sans cascode, la variation du Vce du transistor d'entrée est quasiment 1 V. Avec une polarisation accrochée à l'émetteur ou parfois à la base avec un FET en gate commune (montage prisé par Linsley-Hood vers 1980), le Vce est quasi fixe. Comme le courant alternatif débité est très faible aux basses fréquences, la transistor d'entrée y fonctionne à puissance quasi constante. Perrot, Peufeu, Halcro, etc... montent ce transistor en commande d'une paire Sziklai et obtiennent une superbe linéarité, laquelle, qui plus est, est peu sensible à l'impédance de source. Contre-partie : le bruit est un peu plus supérieur à celui d'un simple différentiel à deux transistors (cf mesures exécutées par Perrot).

CdT.

[JM Plantefeve]

Bonjour Jacques, bonjour Forr,

"J'ai peur qu'il n'en soit pas de même avec un signal d'attaque de 1V."

By Jove ! J'ai réglé (Vin+ - Vin-) en valeur epsilonesque pour ne pas être en saturation sur ce différentiel à fort gain. Mais en plaçant Vin- à la masse, je me retrouve en situation de BO (Vin+ sous le mV), alors qu'en BF, l'epsilonesque est lié à la quasi égalité des Vin, façon 1V et 1V, effectivement, merci.

Après test, si en cascode la puissance moyenne est bien plus faible (15mW plutôt que 60mW) , la gigue (6mW) est identique à sans cascode.

Je comprends mieux maintenant la part d'intérêt d'une configuration inverseuse. Mais attention à l'impédance du circuit amont...

Merci à Melaudia d'offrir un tel lieu (sain) d'échanges, Jean-Marc.

[JM Plantefeve]

Forr,

"Je n'ai vu que Cordell raccoder sur l'étage de sortie d'un ampli le réseau de polarisation d'un cascode pour un étage d'entrée."
J'ouvre le livre ce soir. Mais c'est certainement à l'image de la figure 6c de cette note d'application.
C'est intéressant, et jouable avec des bipolaires (j'essaye).

Bien à toi, Jean-Marc.

[jacquese]

Il y a en plus des avantages cités d'un vrai cascode à l'entrée un apport qui est loin d'être négligeable.

Qu'est-ce qu'un "vrai" cascode ? Je pense que tu fais allusion à ce que Linsely-Hood appelait "cascode suiveur" et qu'on trouve aussi désigné comme "cascode flottant", caractérisées par un Vce constant du transistor d'entrée. A noter que ce type de cascode s'applique aussi bien à un transistor en émetteur commun qu'en transistor commun.

Yes, mais ce qui m’intéresse surtout c'est d'avoir un Vcb constant

En neutralisant la capacité Cbc (ou Cgd pour les unipolaires) on évite la réinjection de courant parasite dans l'impédance de la source. On peut appeler cela de la "distorsion d'entrée". Le circuit actif ne peut absolument rien y faire. C'est produit avant même l'étage d'entrée. J'ai relevé dans certaines configurations standards une distorsion d'entrée quasi égale à la distorsion de sortie du montage, ce qui veut dire que cette distorsion d'entrée est prépondérante !

Ce problème n'apparaît pas avec des sources à basse impédance, majoritaires aujourd'hui.

Un potentiomètre passif n'est pas une source à basse impédance.

[jacquese]

Pour continuer sur la distorsion d'entrée et comment elle fixe la limite de distorsion du circuit en aval, une simulation : potentiomètre 47K à mis course + 2SK70 derrière.
Dans le réel ça ne peut être que pire.



Disto en sortie du potentiomètre :


Disto en sortie du circuit :


A quoi bon faire des circuit de 0.0005% de disto si à l'entrée on ne peut déjà pas être en dessous de 0.005% ?

[forr]

Bonjour Jean-Marc Jacquese,

"Je n'ai vu que Cordell raccoder sur l'étage de sortie d'un ampli le réseau de polarisation d'un cascode pour un étage d'entrée."
J'ouvre le livre ce soir. Mais c'est certainement à l'image de la figure 6c de cette note d'application.
C'est intéressant, et jouable avec des bipolaires (j'essaye).

Je ne pense pas que cette configuration figure dans le livre de Cordell. C'est bien le principe de la figure 6c du document que tu pointes qui m'est resté en mémoire.
Il y a dans tous ces types de cascode du "bootstrap" qui rappelle celui des rails d'alimentation qu'on applique parfois aux amplis-op.

Un potentiomètre passif n'est pas une source à basse impédance.

Sur Audax, j'étais le râleur de service contre l'utilisation des potentiomètres de valeur supérieure à 10 kOhm (47 kOhm étant prisée sans raison par nombre d'audiophiles). Faute de mieux, car les bons potentiomètres de 4.7 kOhm et 2.2 kOhm plus adaptés aux impédances "modernes" ne courrent pas les rues.
Sur son préampli Elektor, Self utilise des 1 kOhm, mais ce n'est pas sans une dissipation un peu excessive, puisque, pour son projet suivant sur Linear Audio, il a adopté des valeurs de 4.7 kOhm.
Personnellement j'utilise une commande active de contrôle de volume à base de potentiomètre linéaire et qui dispose en même temps d'une sortie symétrique, le tout avec deux AOP seulement. Mes sources étant à basse impédance, je me dispense d'un buffer d'entrée.

Cdt.

[jacquese]

"Je n'ai vu que Cordell raccorder sur l'étage de sortie d'un ampli le réseau de polarisation d'un cascode pour un étage d'entrée."

Il n'est pas tout seul. C'est ce même principe qui est adopté sur mon ampli au salon. Il y a cascodage des transistors d'entrée pour limiter la distorsion thermique ; la sortie de l'ampli attaque le réseau de CR pour le gain, et un second réseau de même valeur qui pilote les cascodes avec un offset.