Silence Amp 2x40W

[Jacques92]

Le buffer full différentiel de l'ampli :



C'est un étage en pont autour de deux transistors (Q21 et Q28) dont chaque courant Ic a été multiplié par 10 avec un miroir de courant à 10 sorties en parallèle. Ca revient à faire voir à chacun des transistors une charge divisée par 10.
Une 11ème sortie sur chaque miroir de courant permet de piloter le courant de bias via deux autres miroirs / multiplicateurs en bas du schéma.
Il faut retenir que sur un étage en pont, le courant passe du haut à gauche dans la charge puis finit en bas à droite, et vice et versa. On doit donc avoir un courant en bas à droite au moins égal à celui qui passe en haut à gauche (toujours et vice et versa). Si on s'arrange pour avoir l'égalité on est en classe AB car tout le courant qui passe en bas à droite vient d'en haut à gauche et donc il n'y a aucun courant en haut à droite : blocage. Mais si on s'arrange pour avoir un courant en bas supérieur on tire aussi du courant de l'autre branche (qui ne bloque pas). Maintenant, si on regarde les deux sources de courant en haut on voit qu'elles sont couplées en mode différentiel (le milieu du schéma). Une résistance pontant le différentiel permet de fixer le gain en courant. Et c'est là que c'est intéressant : quand les courants sont égaux de chaque coté (pas de courant dans la charge) on a un courant de bias au repos faible. Mais si un courant passe dans la charge on déséquilibre le différentiel. Celui qui fournit le courant dans la charge se retrouve amplifiés en bas de l'autre coté. Le facteur d'amplification est supérieur à 1. Plus le courant est élevé, plus la différence est grande et moins il y a de courant dans l'autre branche.

Voilà ce que cela donne au final pour les courants des deux transistors du pont. 

Sur petit signaux :



Les courbes du bas sont le courants dans chaque transistor. Plus l'un fournit, moins l'autre fournit mais il y a un effet de compression dans la diminution de l'un quand il y a un effet d’expansion dans l'augmentation de l'autre (une sorte de classe A quadratique). L'alim ne fournit un courant important que sur les forts signaux et aucun des deux transistors ne bloque : classe A adaptative !

Sur grands signaux : la compression et l’expansion sont encore plus importes. Ca ressemble à de la classe AB mais c'est de la classe A. Ca peut fonctionner comme jusque 200W crête environ.



Maintenant comment ca sonne ? on verra bien vu que j'en sais rien

[AZP]

T'as oublié un transistor je crois dans ton schémas !

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Plus sérieusement, je vais potasser ton truc dès que j'ai des neurones de disponible, c'est super intéressant !!

[Jacques92]

Ah ah ! Même pas chiche d'en faire autant avec des 6SN7 !
Sinon c'est juste des petits TO-126. Le PCB fait 20cmx5cm !

[Fredo]

Merci Jacques.

Intéressant. Je comprends maintenant pour la dissip.

Vivement la suite.

Fredo.

[Jacques92]

Le schéma de la partie ampli de tension différentiel...

[AZP]

C'est beau, mais va falloir que tu nous le détail bloc par bloc !! Tu vas pas t'en tirer comme ça !
Je vois une paire diff d'entrée donc le gain est réglé par R5, je vois des miroirs de courant qui chargent cette paire diff, mais au niveau des rails d'alim, va falloir que tu détailles un peu

Je crois reconnaître parfois des sources de courant, mais.... j'aimerai bien un peu de détail

[Jacques92]

(06-20-2016, 10:40 AM)AZP a écrit : C'est beau, mais va falloir que tu nous le détail bloc par bloc !! Tu vas pas t'en tirer comme ça !
Je vois une paire diff d'entrée donc le gain est réglé par R5, je vois des miroirs de courant qui chargent cette paire diff, mais au niveau des rails d'alim, va falloir que tu détailles un peu

Je crois reconnaître parfois des sources de courant, mais.... j'aimerai bien un peu de détail

Alors quelques explications concernant l’ampli de tension

Il est constitué de 4 grands blocs :

• un étage d’entrée du type différentiel à transconductance (conversion tension-courant)
  
• un étage transimpédance (conversion courant tension) qui traite une des deux sortie de l’étage d’entrée
  
• un autre étage transimpédance identique au premier et qui traite l’autre sortie de l’étage d’entrée
  
• un bloc de contrôle de la polarisation des étages transimpédance.
  

Ca fonctionne en boucle ouverte avec une CR locale dans chaque étage transimpédance.

L’étage d’entrée (transconductance) : il est constitué de deux mosfets Q1/Q4 petits signaux polarisés par une double source de courant (en bas). Il est attaqué en mode différentiel par le point chaud et le point froid. Avant il y a quelque composants pour le conditionnement du signal (filtrage HF + impédance d’entrée choisie à 82K). Le courant de repos est de 8mA environ pour ne pas avoir trop de distorsion. La résistance R5 fixe le gain en courant. A la sortie, en AC on a donc deux courants en opposition de phase dont l’excursion est de 1.9mA crête pour 2.83V crête à l’entrée. En DC on retrouve le courant de repos.

Chaque étage transimpédance : c’est un convertisseur courant-tension de moyenne puissance centrée sur une résistance (R11 pour le premier exemplaire). Le principe fonctionnement est en fait assez simple( mais la mise en œuvre est assez compliquée) : on pilote la résistance à tension constante [Ve(Q9)] et à courant constant (source Q8). On s’arrange pour qu’en DC on ait à peu près 0V en sortie en fixant convenablement la tension et le courant. En AC, le courant variable tiré par l’étage d’entrée est directement transformé en tension via U=RI. Le reste de l’étage transimpédance est une autre source de courant capable de fournir un courant de sortie assez élevé Q7 et un boucle de contre-réaction (Q12, Q11,Q10) qui permet de maintenir constant le courant fourni pas Q9 quel que que soit la consommation au pieds de R11 (conso en sortie) et le courant tiré par l’étage d’entrée.

Bloc de contrôle de la polarisation : en haut à droite et Q20/Q21. Pour faire simple, c’est un dispositif qui permet de fixer les points de polarisation (tension et courant) dans la résistance de conversion pour avoir le 0V en sortie par recopie de ce qui se passe dans R21 en DC.

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Le synoptique de l'ampli :

[Fredo]

A ce niveau cela s'appelle de l'art.

Je m'en vais relire ton message précédent.

Fredo.

[Jacques92]

La suite avec l'alim pour l'ampli de tension...

Une caractéristique importante de l'ampli de tension est qu'il consomme un courant constant sur ses deux rails d'alim. C'était la principale contrainte imposée lors de sa conception.
La simulation ci-dessous montre la consommation sur chaque rails d'alimentation de l'ampli de tension (les deux courbes du bas) pour le cas le plus difficile : 40W et 20KHz. On a environ 80mA DC consommé sur  chaque rail (ça c'est dans toutes les situations) et une infime variation : 8uAcc sur le + et 14uAcc soit une variation crête de 4uA et 7uA. Au top !



Évidemment, c'est pas pour faire joli. Il y a un sacré intérêt... Il y a deux choses qui influent sur une alim : la variation de la tension en aval (condo de tête) et la variation du courant débité. Chacune apporte sa contribution à l'ondulation de la tension de sortie . La seconde est de très loin la plus problématique. Mais si le courant débité (consommé) est constant ? On se fout alors complètement de ce paramètre et on s'occupe juste de l'ondulation en entrée. Il est alors très facile de réaliser une alim exceptionnelle avec très peu de moyens.
Le schéma de l'alim :



C'est une alimentation à régulation shunt très simple : pour chaque rail on a un filtrage sommaire, puis une source de courant constant suivie d'une petite régulation faible puissance. comme la consommation à la sortie est la même dans tous les cas, on fixe la source à la valeur du courant consommé plus un petit surplus pour charger le shunt. Même si l'alim fournit 80mA, on dimensionne le shunt pour gérer juste quelques mA.
Tous les composants sont choisis pour leur niveau de bruit. Les BC337/BC327 sont ce qui se fait de mieux dans les 100mA. Pour le shunt j'utilise un régulateur faible puissance: le Sipex AS1431. C'est une sorte de TL431 de haute qualité. Son niveau de bruit à Vref est de 50nV/Hz Comme il sort 18V on doit avoir environ 250nV/Hz. A titre de comparaison le fameux régulateur ultra low noise en vogue de chez Texas c'est 10 fois plus.


Pour finir sur cette alim, une simulation de la tension de sortie dans les conditions d'utilisation par l'ampli de tension :




La courbe du haut c'est l'ondulation sur le condo de tête : 0.5V crête à crête.
Les deux courbes du bas sont les tensions sur les rails de sortie. L'ondulation basse fréquence en forme d'escalier c'est l'influence de l'ondulation d'entrée (condo de tête). La variation haute-fréquence c'est l'ondulation due à la variation de consommation (les quelques uA).
Au final on a une ondulation de totale de 250nV. C'est du même ordre de grandeur que le bruit en sortie de l'alim, le maximum qu'on puisse faire.

[AZP]

Voila qqun qui pense et conçoit son projet d'un bout à l'autre, et non pas qui assemble juste des "blocs" fonctionnel avec l'espoir que leur inter-dépendance soit heureuse !

Tu ferais plus d'un bureau d'études heureux toi !