Mon projet DIY 2025 : Hybride Classe A / classe AB

[Vacuum]

Bonjour Stéphane,
Je n'ai encore rien décidé. Tout reste ouvert.
Je suis en train de regarder quel est l'impact d'une conception complète symétrique (architecture en X) sur la mise en œuvre d'un multiplicateur d'impédance.

https://www.ti.com/product/OPA596

[Jacques92]

Bonjour Vaccum,
Excellent, merci ! Je ne l'avais pas vu celui-là. J'avais l'OPA452 en ligne de mire.
Avec celui-ci, il sera possible de développer un module avec des transistors de puissance pour augmenter le courant.

[Vacuum]

Bonjour Jacques92,

Par contre attention au prix !
C'est pas donné   

Ravi de pouvoir apporter un petit quelque chose, j'allais douter de moi...  

Bonnes écoutes ! 

Laurent. 

Ps : très heureux de te voir en ces lieux !

[Jacques92]

Bonjour,

Je n'ai quasi pas posté depuis des mois sur ce fil alors que le projet a bien avancé.
Alors je rattrape le temps perdu...

On reprend donc le principe : il s'agit de faire un ampli hybride classe A / Classe AB ayant les caractéristique suivantes :

• un petit ampli classe A inférieur à 1W
  
• un "multiplicateur d'impédance" dans le principe est décrit plus en détail plus bas polarisé en classe AB
  
• Une puissance totale de 25W
  

Le but est d'avoir groso-modo les qualité de la classe A combinée à une rendement proche du classe AB. Il n'est prévu aucun dissipateur, le multiplicateur d'impédance supporte la majeure partie des W à fournir au HP.
Je projet se veut évolutif : un ampli 80W est prévu par la suite pour valider le concept sur des puissances plus élevées.

Précisions sur le concept de cet ampli
L'objectif est de faire un ampli classe A et de lui adjoindre un étage de sortie "multiplicateur d'impédance" afin que cet ampli "voit" une charge supérieure à la charge réelle (8 ohms). La charge réelle est toujours la même. mais l'ampli classe A "voit" une charge supérieure à 8 ohms grâce au multiplicateur d'impédance? Qu'est ce qu'on gagne : comme la charge vu par l'ampli classe A est plus élevée, il doit fournir moins de courant et par conséquent on peut polariser son étage de sortie à une valeur faible pour en fonctionnement sur toute la plage de tension toujours en classe A. On a l'avantage de la classe A sans les inconvénient (dissipation / consommation au repos).
Le multiplicateur d'impédance fournis la majeure partie du courant consommée par la charge (l'enceinte) à la place de l'ampli classe A. Le multiplicateur fonctionne en classe AB. Le tout forme un ampli hybride classe A / Classe AB. 
Le fait qu'un multiplicateur d'impédance prenne en charge une partie du courant qui va dans la charge fait que l'ampli classe A voit une charge augmentée n'est pas forcément intuitive, mais voici comment on peut l'analyser avec la loi d'ohm avec ici l'exemple concret un  ampli dont le gain du multiplicateur est 99:
 - Fonctionnement sans multiplicateur : l'ampli classe A sort disons 16V dans la charge de 8 ohms. Il doit fournir alors un courant égal à (I = U/R) : 16/8= 2A
 - Fonctionnement avec le multiplicateur d'impédance x99 : quand l'ampli classe A fourni N Ampères, le multiplicateur fournit 99 x N Ampères. si l'ampli sort 16V, on a vu qu'il faut fournir 2A à la charge. La multiplicateur fournit donc 99/100ème du des 2A et l'ampli classe A 1/100ème du courant. Autrement dit l'ampli classe A fournit 2/101 =  20mA et le multiplicateur 1.980A. Appliquons de nouveau U=RI pour voir  la valeur de la charge que voit l'ampli classe A (R = U/I) : 16 / 20mA = 800 ohms. L'impédance de la charge vue par l'ampli classe A est passée de 8 à 800 ohms. Le multiplicateur voit lui un charge de 8.08 ohms. 
Le courant de repos de l'ampli classe peut donc être diviser par 100 et sa dissipation au repos est aussi divisée par 100.

Le projet concrètement : le multiplicateur d'impédance en classe AB

Le multiplicateur d'impédance est réalisé avec des ampli-op mis massivement en parallèle. Les (ampli-op fonctionne tous en classe AB). Qui dit massivement parallèle dit prix de l'AOP et caractéristiques. Mon principale critère était le slew rate, le prix et un capacité en courant de sortie minimale de 20mA.
J'ai trouvé la perle rare pour ce projet : l'AOP TL082H ! Un TL82, c'est une blague ? bah non, mais c'est une version spéciale : le H c'est pour high performance. TI a ajouté dernièrement a son catalogue cette version améliorée et qui ne coûte que 0.15€ le boitier dual. Voici les caractéristiques :
 - Slew rate de 20V/us (Excellent !=
 - courant de sortie max : 25mA (c'est OK)
 - Disto inférieure à 0.003%
 - tension d'utilisation : +/- 20V.
Pour avoir 25W il faut plus qu'une tension de +/-20V. Une architecture "ponté" est choisie et la tension de fonctionnement peut-être divisée par deux. Avec +/-13V, on peut sortir 25W RMS.
Dans chaque branche du pont, il est prévu 112 AOP, soit 224 AOP en tout. les 224 AOP nécessitent 112 boitier "Dual OAP" TL82H. Ils sont réparties sur deux cartes électroniques dédiées (56 boitiers par carte).
Le taux de multiplication d'impédance est fixé à 43 : quand l'ampli classe A fournit 10mA, le multiplicateur fournis 430mA. Avec une charge réelle de 8 ohms à la sortie, l'ampli classe A voit 8*43=344ohms.

Le projet concrètement : L'ampli classe A
Comme le multiplicateur d'impédance à une architecture pontée, il faut que l'ampli classe ait une architecture pontée ou un architecture en X (supersymétrique). C'est cette dernière qui a été choisie.
Le courant de repos par branche est mixé à 120mA, ce qui comprend une belle marge de fonctionnement.

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Réalisation de la carte multiplicateur d'impédance :

Rappel du premier post : le schéma de principe d'un multiplicateur d'impédance. 



Le schéma d'une carte multiplicateur d'impédance en pont pour ce projet :



il y a 112 AOP en tout.

La résistance qui sert à mesurer le courant fournis par l'ampli en amont du schéma de principe (R2) n'est pas sur le schéma de la carte, elle est sur la carte Ampli classe A. SA valeur est 3.9ohm pour chaque branche du pont. Comme il y a 112 AOP en tout avec chacun une résistance de 10 ohms en série, le rapport de multiplication est de 3.9 ohms / (10 ohms / 112) = 43,68.

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Réalisation de l'ampli Classe A :

Le schéma étudié au simulateur : 



C'est une architecture "sypersymétrique" nouvelle. Les performances objectives sont très élevées. Il faudrait plusieurs pages pour expliquer dans le détail son principe, donc je m'abstiendrai...

Le schéma réel de la carte ampli classe A. 



On remarquera juste les résistances de 3.9 ohms dans chaque branche (R12 et R21). Ce sont ces deux résistances qui fixent le gain du multiplicateur d'impédance.
On peut attaquer le circuit en asymétrique comme en symétrique sans le besoin d'aucune conversion. Les relais en haut à gauche permettent de sélectionner l'entrée asymétrique ou l'entrée symétrique.
A noter, que comme tout ampli classe A ponté en supersymétrique, la consommation est constante en dynamique comme en statique. Un canal consomme 270mA sous +/-13V.

[Jacques92]

Le montage de cet ampli en images...

[Steph44200]

Bonjour Jacques,

Superbe travail !
Serait-il envisageable de le tester, comme le switch à l’époque, j’aimerais personnellement challenger mon ampli YBA 3 Delta DT en classe Alpha

[Jacques92]

Bonjour Stéphane,
Je peux bien le prêter une petite semaine. Pour l'instant je le teste et le rode. Si tu passes par Paris fais moi signe.
Si ça marche bien je vais faire un 80W qui est la limite avec les AOP que j'ai choisis.

[Vacuum]

Bonsoir Jacques !

Travaux impressionnants, c'est propre et net.

Je jetterai bien une oreille aussi.

Bonne continuation.
Laurent

[rastabill]

Jacques sit u as besoin de beta testeur, je suis dispo et je me déplace pour le transport.
Pour le salon si tu as besoin je peux te laisser un RL17 Gold de 0.80m en Rca AECO ou un RL16 Gold de 1.50m en Klee Ag Cryo.