Le facteur d'amortissement idéal pour les nuls

[jsilvestre]

Merci pour ces investigations Spice autour de cet étage de sortie Kaneda. Deux choses m'interrogent quant à la viabilité de la modélisation utilisée. Les NPN de puissance semblent être sans alimentation DC, puis la charge n'est pas résistive.

A propos de la résistance de sortie, je m'étais déjà essayé à une simulation inspirée d'une proposition de Nelson Pass pour son évaluation. En entrée : le zéro, en sortie à travers la charge de 8Ω, un générateur de tension :

Il semble ici y avoir équivalence entre impédances de sortie des branches haute et basse du push-pull. Aux non-linéarités et offset près, comparables à 150Ω en boucle ouverte. Courant de repos en Q1-Q2 : 75mA.

Les VCE sont fixés à une dizaine de volts DC par les sources de tensions V1 V2. L'analyse AC ne s'occupe pas de cette tension DC qui n'est utilisée que pour établir les conditions initiales VCE = 10V et Ic = 20mA environ.
La mesure de la résistance est obtenue en divisant la tension AC de 1 Volt par le courant AC débité par l'alimentation.

La technique de Nelson Pass n'est pas adaptée à cet étage de sortie. les deux moitiés conduisent toujours, pas de blocage sur l'alternance inverse. Donc tu as mesuré la mise en parallèle des deux moitiés. La constance de la valeur de la résistance m’étonne, elle devrait varier fortement avec le courant, la résistance interne des transistors étant fonction du courant collecteur. On le voit sur les réseaux de courbes Ic=f(VCE) dont la pente s'accentue avec le courant. Peut être voir au niveau des modèles des transistors trop simplifiés?

joël

[6336A]

Bonjour

Il faut considérer l'attaque de l'étage de sortie de ces Kaneda en mesurant les tensions aux bornes des RB respectives (tensions à l'image des deux courants fournis par le différentiel amont). Mesurer l'attaque de la branche supérieure par rapport à la masse évite une mesure différentielle (Y2-Y1) mais peut conduire à une analyse conceptuelle erronée du schéma.

Merci pour ces précisions, Jean Marc.

J'ai l'impression que les gains en tension ne sont pas non plus complètement identiques, le fait que le courant d'entrée passe par la charge de sortie introduit une contre réaction. Il faudrait avoir du temps pour simuler...

J'ai également cette impression. Je vais essayer de voir dans ce sens.


Pour en revenir au facteur d'amortissement, j'ai pu assez souvent constater que la valeur calculée ne voulait pas dire grand chose. Elle dépend bien sûr de la fréquence, qui n'est pas toujours donnée par les constructeurs.
Certaines électroniques à résistance interne assez élevée parviennent d'ailleurs à tenir remarquablement le hp de grave quelle que soit sa charge, il faudrait peut être voir au niveau de la réponse de l'alimentation...

En basse fréquence n'oubliez pas que le local risque de ruiner tous vos efforts précédents. La réponse d'un système se mesure dans sa globalité mais pas à la sortie d'une étage d'amplification.

Certes. Mais même dans un local pas franchement adapté, les différences entre 2 électroniques de puissance s'entendent parfaitement...

[forr]

Pour en revenir au facteur d'amortissement, j'ai pu assez souvent constater que la valeur calculée ne voulait pas dire grand chose. Elle dépend bien sûr de la fréquence, qui n'est pas toujours donnée par les constructeurs.

Le facteur d'amortissement a-t-il du sens hors des zones de résonances principales ?
Il semble que les résonances, fractionnements et autres comportements "capricieux" des haut-parleurs dans les fréquences élevées s'accommodent beaucoup mieux des facteurs d'amortissement faible voire nul (l'amortissement est alors élevé pour des résonances que l'on simule avec des réseaux LC série).      

Certaines électroniques à résistance interne assez élevée parviennent d'ailleurs à tenir remarquablement le hp de grave quelle que soit sa charge, il faudrait peut être voir au niveau de la réponse de l'alimentation...

"Tenir la charge" est une expression relative au subjectif. Si l'on parle de facteur d'amortissement, il faut que cela soit relié à un fait mesuré.

[Etmo]

Pour en revenir au facteur d'amortissement, j'ai pu assez souvent constater que la valeur calculée ne voulait pas dire grand chose. Elle dépend bien sûr de la fréquence, qui n'est pas toujours donnée par les constructeurs.
Certaines électroniques à résistance interne assez élevée parviennent d'ailleurs à tenir remarquablement le hp de grave quelle que soit sa charge, il faudrait peut être voir au niveau de la réponse de l'alimentation...

En basse fréquence n'oubliez pas que le local risque de ruiner tous vos efforts précédents. La réponse d'un système se mesure dans sa globalité mais pas à la sortie d'une étage d'amplification.

Certes. Mais même dans un local pas franchement adapté, les différences entre 2 électroniques de puissance s'entendent parfaitement...

Deux amplis peuvent effectivement avoir des courbes de réponses différentes. Une fois égalisées, si tu reste à des niveaux ou la distorsion est faible, je suis pas certain que tu puisse identifier une différence. D'autre part, les limites d'un ampli sont en partie imposées par l'alimentation.

[forr]

J'ai ressorti de mes tiroirs une simulation d'un étage de sortie de type Kaneda.
Sauf grossière erreur de ma part, les transistors n'ont pas un comportement que l'on peut qualifier de symétrique.

   
Cette configuration de deux NPN avait été employée par Linsley-Hood dans son fameux ampli de 1969 qui est toujours coté.



J'avais lu une analyse assez critique à propos de ce dernier mais je n'ai plus la référence de l'article.
Le circuit était plutôt vu comme  un émetteur suiveur chargé par une source de courant variable.
Lui était reproché les courants inégaux dans les deux NPN. 
C'est ce que l'on retrouve dans l'étage de sortie de maints préamplis et amplis Kaneda.

[forr]

J'ai effectivement l'impression qu'on se concentre sur des problèmes qui sont très secondaires et on passe à coté des vrais problèmes de la vie donc des vrais solutions.
Pour la résonnance à basse fréquence, Linkwitz avec sa transformé a montré quand filtrant en amont de l'amplification, on peu obtenir l'amortissement que l'on veut dans les limites physiques du système bien évidemment.

La transformée est une pré-égalisation qui fonctionne très bien si elle utilise les paramètres exacts de la résonance à modifier. Son efficacité a surpris beaucoup de monde. Mais en soi, elle ne modifie pas l'impédance du circuit résonnant ampli+haut-parleur et son amortissement.

[JM Plantefeve]

La technique de Nelson Pass n'est pas adaptée à cet étage de sortie. les deux moitiés conduisent toujours, pas de blocage sur l'alternance inverse. Donc tu as mesuré la mise en parallèle des deux moitiés. La constance de la valeur de la résistance m’étonne, elle devrait varier fortement avec le courant, la résistance interne des transistors étant fonction du courant collecteur. On le voit sur les réseaux de courbes Ic=f(VCE) dont la pente s'accentue avec le courant. Peut être voir au niveau des modèles des transistors trop simplifiés?

• La technique de Nelson Pass pas adaptée à cet étage !?
  
• Les deux moitiés ne conduisent pas toujours, 75mA de courant de repos avec un balayage de +/-1000mA.
  
• Les 150Ω de la modélisation complète sont plus proches de mes mesures passées que les 1200Ω de ta modélisation.
  
• Les modèles que j'utilise sont du fabricant, On-Semiconductor.
  

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En basse fréquence n'oubliez pas que le local risque de ruiner tous vos efforts précédents. La réponse d'un système se mesure dans sa globalité mais pas à la sortie d'une étage d'amplification.

Et la maîtrise d'un système passe par la maîtrise de chaque élément, dont l'amplification.

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Cette configuration de deux NPN avait été employée par Linsley-Hood dans son fameux ampli de 1969 qui est toujours coté.
J'avais lu une analyse assez critique à propos de ce dernier mais je n'ai plus la référence de l'article.
Le circuit était plutôt vu comme  un émetteur suiveur chargé par une source de courant variable.

Lui était reproché les courants inégaux dans les deux NPN. 
C'est ce que l'on retrouve dans l'étage de sortie de maints préamplis et amplis Kaneda.

Si les Kaneda ont deux NPN en sortie, la configuration d'attaque n'y a rien à voir avec celle de l'ampli de Linsley-Hood.

[forr]

Cette configuration de deux NPN avait été employée par Linsley-Hood dans son fameux ampli de 1969 qui est toujours coté.
J'avais lu une analyse assez critique à propos de ce dernier mais je n'ai plus la référence de l'article.
Le circuit était plutôt vu comme  un émetteur suiveur chargé par une source de courant variable.

Lui était reproché les courants inégaux dans les deux NPN. 
C'est ce que l'on retrouve dans l'étage de sortie de maints préamplis et amplis Kaneda.

Si les Kaneda ont deux NPN en sortie, la configuration d'attaque n'y a rien à voir avec celle de l'ampli de
avec celle de l'ampli de Linsley-Hood.

Dans les deux circuits, les polarités d'attaque sont opposées et les impédances associées pas énormément différentes.
Les résultats de ma simulation (si elle prête à contestation ou présente une erreur, je suis toute ouïe) montrent que les deux étages de sortie ont des traits similaires.
Post 61, les NPN de sortie sont présentés comme étant en émetteur commun.
Celui du haut avec son collecteur à la masse en alternatif qui le définit comme étant commun, cela semble inexact.

[Etmo]

J'ai effectivement l'impression qu'on se concentre sur des problèmes qui sont très secondaires et on passe à coté des vrais problèmes de la vie donc des vrais solutions.
Pour la résonnance à basse fréquence, Linkwitz avec sa transformé a montré quand filtrant en amont de l'amplification, on peu obtenir l'amortissement que l'on veut dans les limites physiques du système bien évidemment.

La transformée est une pré-égalisation qui fonctionne très bien si elle utilise les paramètres exacts de la résonance à modifier. Son efficacité a surpris beaucoup de monde. Mais en soi, elle ne modifie pas l'impédance du circuit résonnant ampli+haut-parleur et son amortissement.

Le système Filtre actif + ampli + haut-parleur ce comporte beaucoup mieux. La résonnance du système global peut être déplacé dans une zone plus adapté.
Cela produit le même effet quand vous corrigez la réponse impulsionnelle avec un filtre FIR. Le filtre appliqué, tant que le système reste dans des amplitudes raisonnables pour la distorsion cela ne pose pas vraiment de problème. Maintenant quand on parle de fractionnement en général la résonnance induite s'accompagne de distorsion ce n'est plus vraiment envisageable.

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En basse fréquence n'oubliez pas que le local risque de ruiner tous vos efforts précédents. La réponse d'un système se mesure dans sa globalité mais pas à la sortie d'une étage d'amplification.

Et la maîtrise d'un système passe par la maîtrise de chaque élément, dont l'amplification.

L'amplificateur n'est pas l'élément qui à la plus mauvaise réponse impulsionnel. Sauf à faire du bidouillage avec des systèmes obsolètes,  avec la plupart des ampli du commerces, vous pouvez facilement imposer une réponse à une enceinte par filtrage actif . Les moniteurs audio modernes le font sans problème de manière active: PSI, Neuman...

C'est dans le filtrage en amont de l'amplification que vous trouverez la solution mais pas en bidouillant la réponse de l'amplificateur et son facteur d'amortissement.

[jsilvestre]

• La technique de Nelson Pass pas adaptée à cet étage !?
  
• Les deux moitiés ne conduisent pas toujours, 75mA de courant de repos avec un balayage de +/-1000mA.
  
• Les 150Ω de la modélisation complète sont plus proches de mes mesures passées que les 1200Ω de ta modélisation.
  
• Les modèles que j'utilise sont du fabricant, On-Semiconductor.
  

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Ce schéma très schématisé représente l'étage de sortie, deux sources de courant. Par définition le courant de chacune des sources est constant et indépendant des éléments extérieur. Comment empêcher une source de courant de fournir du courant?
Dans la vraie vie c'est possible en dépassant l'excursion de tension, l'ampli sature. En restant dans la zone linéaire le courant va varier proportionnellement à la résistance interne de la source de courant. Par exemple en faisant varier le VCE de la moitié du bas de l'étage de sortie de 2V à 30V le courant varie de 66mA à 102mA, soit une résistance interne de la source de 770Ω . En regardant de plus près on verrait que la valeur de cette résistance n'est pas constante, elle diminue avec le courant IC.

   

Même mesure mais avec un courant IC plus important, cette fois la résistance interne vaut environ 160Ω et on commence à voir que la courbe n'est pas une droite :

   

En reprenant le schéma très simplifié du début on voit que les deux sources de courant sont en parallèle et donc leur résistance interne aussi.

Sur ta simulation de la méthode Nelson Pass le balayage n'est pas de +/-1000ma mais de +/-10V/150Ω soit +/-66mA et donc +/-30mA pour chaque moitié.
D'autre part le choix d'une résistance de 8Ω n'est pas celui qui donne la meilleure sensibilité de mesure, avec une valeur proche de celle à mesurer la mesure serait plus précise.
Le pont avec 8Ω et 150Ω donne un rapport de 0.949, par exemple 8Ω et 300Ω donnerait 0.974. Ce qui donnerait une différence de tension de 0.25V pas très visible sur l’échelle du graphe de ta mesure.

La méthode Nelson Pass d'injection d'un courant sur la sortie fonctionne beaucoup mieux avec un étage de sortie push pull classique ou injecter un courant par les émetteurs impose les courants des collecteurs. Ce qui n'est pas le cas avec un étage de sortie en courant.

joël