Les capacités parasites et les étages de gain

[Julien]

Bonsoir,

Je vous fais part d'une petite réflexion que je viens de mener, afin de vous informer et de recueillir vos avis.

Ca part d'une recherche de tubes dans mon stock pour préparer éventuellement un SPUD. J'en ai plusieurs d'exotiques dont les courbes semblent montrer une bonne adaptation à un montage SPUD (4033 de STC, DW 601 Mazda chauffage direct...).
Ces tubes ont l'avantage de sortir dans les 3-4W en SE avec un simple transfo élevateur en tête.

Bon, ca semble fastoche.

Mais... "Miller" guette... Et ça se gate...

Faisons un petit calcul utile.

La capacité du tube dite "miller" vaut Cgp*A+Cgc avec
Cgp: capacite grille plaque
A: gain du tube ( dans le circuit, toujours moins que Mu donc...)
Cgc : capacité grille cathode

Sur cette base on calcule l'impédance de charge que constitue cette capacité aux hautes fréquences, disons 30 ou 50 kHz si on veut faire du boulot "propre"
Evidemment, ca se calcule avec : Z=1/(2*Pi*f*C)

On peut prendre moins notamment pour un bloc de puissance limité de toutes façons par le transfo de sortie, mais attention aux rotations de phase...

Cette capacités parasite est en parallèle avec la résistance de grille du tube, disons 47 kOhms ou 100kOhms peu importe, en général "miller" vaut dans les 2-3kOhms.
On calcule quand même :Ztot=(Rgrille*Zmiller)/(Rgrille+Zmiller)

Puis on sélectionne "grosso modo" son point de fonctionnement de tube, pour la polarisation de grille, disons: -70V pour une 300B, -35V pour une 2A3, -2V pour une E55L... Etc

On peut donc avoir le "plaisir" de calculer la puissance necessaire pour "driver" correctement cette étage de puissance ou de tension.

Evidemment le calcul se fait avec : P=U*I=U*U/Ztot

Qu'est ce qu'on trouve??

Par exemple qu'un SPUD de EC8010 ou de 6C45 est facile à driver avec une puissance de l'ordre de 2mW a 50kHz, mais qu'une 300B a besoin de près de 1W pour être driver dans les mêmes conditions. Adieu le SPUD de 300B.

Tout le monde sait cela ou s'en doute, mais je trouve utile de le quantifier et de pouvoir le vérifier en fonction d'une sélection de tube.

Je vous laisse faire vos propres calculs, attention seulement aux unités, les capacités des tubes sont en géneral exprimés en pF (10E-12 Farad)

J'ajoute une petite mesure de ma source CD faite à l'instant pour fixer les idées:
- Mon lecteur Sony x77ES sort 0,7V RMS sous 200ohms, soit 2,2mW
- Mon DAC Kaneda 220 sort jusqu'à 1,6VRMS mais sous 1200 Ohms. Pas mieux...

Moralité, il n'y a presque aucun tube qu'on puisse monter en SPUD et raccorder directement à ce lecteur CD sans étage ligne préalable... Inutile d'essayer des tubes qui nécessitent 100 ou 200mW sur une source qui n'en délivre que 2...

Julien

[dsdn]

I n'y a pas de normes pour la sortie des sources CD, DVD domestiques. Cependant il est fréquent de noter 1V Cac dans les datas sous une centaine d'ohms.
Pour Un spud SE c'est bien. le Tr d'entrée est superflu car cela va cogner sur la THD si tu est trop "gourmand" en puissance de sortie...
Pour un PP en AB1, si l'on tables sur un rapport de 1:2+2....Il y a belle lurette que les TRS pro adaptés à 600 ohms sont capables de passer les 80 khz, à -1db...
On serait très enmerdés, en cas contraire, il en éxiste trois ou quatres sur le trajet du signal d' enregistrement/ mixage de la plus grande partie des prod......
Au pire des cas Un se de 6s45 drivé par 200 ohms passe 1.2 mghz, le trs un poil moins...
C'est par ailleurs plus source de Pb qu'autre chose...
Que penser d'une 310A qui chatouille une 300B ?
miller n'est pas sélectif, mais peu de gens affirment que le couple "mythique" ne passe pas 15khz à -3db...Et prônent l'emploi des TRS qui vont au dela de ce simple calcul de base...pour ne pas entendre la finesse de l'aigu non reproduit...
miller est important, encore faut il ne pas se tromper de cible, ni de faire d'erreur d'unités comme tu le soulignes.

Au pire une 6s45s.
C entrée= Cag= 13
A = 50 ( 40 dans la vraie vie)
donc C miller = 650 pF
Avec une charge de 200 Omhs, cela forme un passe bas coupant à -3 db à 1.224 mhz...et encore 300kHz avec un TR en entrée ( pour un PP)...
Avocat miller veuillez convoquer les bons détenus à la barre ...

David

[dsdn]

PS: c'est vraiment sous estimer les pointures qui trainent ici que d'informer l'éxistence de l'effet miller...sans vérifier un peu le calcul de tes petits collègues...
En conséquence, tu feras ce Dimanche 500 U=R X I, 300 P = U X I, au tableau noir.
e suis heureux de te céder le bonnet d'âne... le poile au fond de la classe émet trop de chaleur, et de particules fines..
On ne calcul pas en puissance pour un drive, mais d'une part en tension à fournir en sortie, et de l'autre en impédance en fonction des capacités du tube à alimenter. uste depuis 80 ans.
DAvid

[dsdn]

Moralité, il n'y a presque aucun tube qu'on puisse monter en SPUD et raccorder directement à ce lecteur CD sans étage ligne préalable... Inutile d'essayer des tubes qui nécessitent 100 ou 200mW sur une source qui n'en délivre que 2...

Julien

Moralité, tu n'as pas obtenu ton diplome de fin d'année. Et la justification d'un préamp reste à établir.
DAvid

[Julien]

Bonjour,

Merci David pour tes retours, mais je ne suis pas sur d'avoir tout saisi.

En vrac:

- Oui, le couple 310A+300B ne passe pas beaucoup plus que 15kHz, c'est justement en pensant à ce couple "mythique" que je me suis posé ces questions.

- je ne suis pas d'accord avec le fait qu'on ne calcule pas mes driver en puissance. Attaquer un étage à tube SE ou PP par une source relève toujours des mêmes contraintes, surtout avec des SPUD, qui sont censés faire 'tout en un'

- on peut choisir n'importe quelle fréquence de coupure haute (50kHz est contraignant...) mais en connaissance de cause.

- je pense que tu mélanges deux choses distinctes quand tu parles de
200Ohms pour 650pF. Le calcul se fait plutôt sur l'impedance d'entrée de l'étage ampli ou preampli aux hautes fréquences vs la capacités de la source amont (Cd, DAC...)

Tout ça vient du fait que j'ai déja eu des déboires avec des étages censés fonctionner "parfaitement" et qui finalement se sont révélés plutôt médiocres.
Et aussi
Sur des écoutrs récentes de gros SPUD qui fonctionnaient très bien mais uniquement drivés par un ampli de puissance... Qui drivaient le SPUD sur leur sortie Hp 8Ohms!!

Julien

PS: ce n'est pas un affront aux lecteurs de ce forum d'aborder ce sujet, il me semble qu'il est rarement cités et calculés.

[p ben]

Bonjour,

Merci David et Julien pour ces remarques essentielles.

J'y ajouterai le risque encouru avec un Stepup, dont le gain en puissance est toujours < 1 (rappelé récemment par Yves)....et qui fait baisser la résistance d'entrée de la cible vue de la source.

Le rapport des résistances d'entrée et de sortie mises en jeu joue aussi un rôle essentiel pour l'aspect fréquentiel !

Et enfin, n'oublions pas que le préamp 'sans gain' genre cathode follower offre en réalité un gain en puissance de l'ordre de 100 (20 dB), ce qui explique sont efficacité dans de nombreuses situations.

Vaste sujet, qui explique bien des déboires !

Pascal.

[p ben]

Réponse croisée avec celle de Julien.

C'est assez compliqué à expliquer mais cela se résout bien au cas par cas.

Tout élément réactif à une réponse non linéaire en fonction de la fréquence.
La composante réactive des dispositifs est masquée par la caractéristique (linéarité, résistance interne) de l'étage de sortie pour les sources et par la résistance parallèle (souvent dite de polarisation ou de fuite) pour les cibles.

Pour faire simple, plus la résistance sera faible, plus la BP sera étendue dans le haut....mais plus le couplage (Capa ou Transfo) sera pénalisant dans le grave. Reste à trouver le compromis.

Un rapport suffisant entre la puissance délivrée par la source et celle nécessaire à la cible améliore la situation en matière de déphasage et de bande passante, surtout en cas d'utilisation d'un Stepup.

La HiFi commerciale nous a appris à brancher les sources et amplis sans précaution et tout tombe en marche !....mais pas toujours, surtout quand le Diyeur s'en mèle !

Petite comparaison pour finir :


Voici des ordres de grandeur :
P fournie par la source :
Source 'courante' Hi-Fi (CD, Tuner...) : 1 mW (Res interne < 2 k, Vout 1 Veff)
Source Audio (ligne) : 80 mW (Res interne 50 ohm, Vout 2 Veff)
Najda : 160 mW (Res interne 150 Ohm, Vout 5 Veff - programmable)

à rapprocher des cibles :

P nécessaire :
Entrée courante Hi Fi (Ampli ou préamp) : max 0.1 mW (1 Veff, 10 K)
Entrée Ligne 600 Ohm : 6.7 mW (2 Veff, > 600 Ohm)
SPUD 6s45 : 4 mW (2 Veff, 1 k ohm)

Reste à ajouter pour chaque appareil ou interconnexion les réactances capacitives et inductives si transfo.

Pascal.

[dsdn]

- je pense que tu mélanges deux choses distinctes quand tu parles de
200Ohms pour 650pF. Le calcul se fait plutôt sur l'impedance d'entrée de l'étage ampli ou preampli aux hautes fréquences vs la capacités de la source amont (Cd, DAC...)

l'impédance de sortie du lecteur Cd est de 200 ohms, il faudrait aouter en // la résistance de grille du tube 6s45s ( négligeable).l a capacité parasite du tube 6s45s étant au grand max de 650 pF, on peut calculer la BP du montage.

"je ne suis pas d'accord avec le fait qu'on ne calcule pas mes driver en puissance"
je n'en vois pas l'intérêt, sauf à passer en classe B ou A1.

DAvid

[Julien]

David,

Je me permets d'insister :

- que la sortie du CD soit sous 200 ohms, soit. Cela permet de calculer sa ''puissance'' en fonction du niveau de sortie ''nominal''
- mais ce que ''voit'' le lecteur CD ainsi constitué, c'est l'impédance d'entrée de l'étage suivant, qui lui est constitué aux ''hautes fréquences'', par la capacité Miller en // avec la R de grille (certes négligeable).
- et il faut arriver à ''driver'' tout ça aux valeurs nominales qu'on attend, notamment pour un SPUD, avec le swing nominal...
- 650pF à 50 000Hz, ça fait environ 5kOhms de ''charge'' vu par le CD.
- effectivement, avec des 6C45 ça se passe plutôt bien, cf valeurs calculées et SPUD existants avec ce tube en SE ou PP.
- mais avec pleins d'autres tubes, c'est moins ''facile''. Par exemple, l'ECC83 qui drive une 300B comme cela circule sur le net, c'est pas ''gagné''...

Julien

l'impédance de sortie du lecteur Cd est de 200 ohms, il faudrait ajouter en // la résistance de grille du tube 6s45s ( négligeable).l a capacité parasite du tube 6s45s étant au grand max de 650 pF, on peut calculer la BP du montage.

"je ne suis pas d'accord avec le fait qu'on ne calcule pas mes driver en puissance"
je n'en vois pas l'intérêt, sauf à passer en classe B ou A1.

DAvid

[dsdn]

- mais avec pleins d'autres tubes, c'est moins ''facile''. Par exemple, l'ECC83 qui drive une 300B comme cela circule sur le net, c'est pas ''gagné''...

Julien

e suis bien d'accord sur le fait que le calcul de la BP du à l'effet miller doit être fait pour chaque conception d'ampli.
Une ecc83 devrait s'en tirer tout de même, on devrait obtenir un petit 38 khz à -3db.
Ce n'est pas formidable, mais meilleur qu'avec une 310 A ou une 6sJ7 pourtant très courants.
Il y a surement plus adapté...
DAvid