Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

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Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar JBERT » 17 Jan 2019 08:07

Bonjour à tous,

Je sèche sur un problème étrange sur l'un de mes prototypes. Pour diminuer la distorsion en très basse fréquence d'un driver de triodes 2A3, j'ai changé les points de polarisation. En effet, la haute tension du driver (ECC99) était de 250V contre 280V pour les 2A3 et en basse fréquence, le filtrage de la haute tension sur l'anode de l'ECC99 demande des condensateurs de taille plus qu'honorable.

Quand j'ai vu le résultat à l'oscillo et que je n'ai pas réussi comprendre l'origine de la chose, j'ai essayé de simuler le circuit avec ngspice. Les résultats obtenus sont les mêmes. En boucle ouverte, 4,5% de distorsion à pleine puissance. Avec la correction différentielle, 0,23%. J'étais habitué à des distorsions plus faibles. J'ai donc regardé de près le signal de correction et là, le résultat était catastrophique.

Le circuit utilise une correction différentielle un peu particulière. La cellule de base est la suivante :
ampli_diff.jpg
ampli_diff.jpg (167.76 Kio) Vu 269 fois


La pentode est utilisée en puits de courant (et ça fonctionne plutôt pas mal), le courant est parfaitement constant.

HT2A3=280V.
Gain de la cellule : 13,5 dB

Il s'agit de l'amplificateur différentiel dans la boucle, Vf étant le signal filtré en provenance de l'entrée et Vd le signal piqué sur le transfo de sortie. V2out part vers la cellule différentielle de l'entrée qui est comparable à celle-ci (seules différences, les deux résistances de polarisation des anodes font 7,8k et la HT n'est pas de 280V mais de 243V stabilisée).

Rout a été mesurée aux alentours de 330R (spice me donne une résistance un peu plus faible, mais on est dans les erreurs de mesures).

L'impédance d'entrée de la cellule différentielle (sur V+ et V-) est de Rg//Cgk//Cga//A*Cga, ce qui nous fait grosso-modo une centaine de pF en parallèle avec 1Meg. L'impédance d'entrée de la cathode follower est supérieure à 1Meg. Il y a un couplage AC pour permettre à l'ECC82 de travailler sur un point de polarisation bien meilleur que celui qui serait utilisé en couplage DC.

Si V2out est laissé en l'air, les deux tensions V2out- et V2out+ sont parfaitement symétriques. Dès que je branche V2out sur l'entrée inverseuse de la cellule d'entrée, V2out+ s'écroule (un facteur 2) et se met à distordre. V2out- reste correct et continue à suivre Vf-Vd.

L'étage d'entrée, aux valeurs des résistances d'anode et de la haute tension est strictement identique. La polarisation de l'ECC82 est la même (j'ai rajouté une ECC82 pour masquer les résistances de fuite de grille des deux sections de l'ECC99 en parallèle). Les sorties inverseuse et non inverseuse restent parfaitement symétriques.

Relevé en boucle ouverte :
ouvert.jpg
ouvert.jpg (195.15 Kio) Vu 269 fois


Relevé en boucle fermée :
ferme.jpg
ferme.jpg (182.98 Kio) Vu 269 fois


J'avoue ne pas savoir expliquer cette observation et ne pas savoir comment la corriger. Si je charge V2out par une résistance de 100k, la cellule différentielle fonctionne correctement. Qu'est-ce qui peut la déséquilibrer à ce point ?

Je suis preneur de toute idée et je remercie par avance toute personne me donnant une piste de recherche...

Bien cordialement,

JB
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar Trappeur » 17 Jan 2019 10:24

Salut JBERT ,

interressant ...
Mais je ne comprends pas ce que tu as fait avec cette ECC82 ...
Il faut nous mettre le schéma complet de l'étage d'entrée....la cellule différentielle de Cdiff est OK (bien que j'aie appris qu'il faut toujours utiliser la sortie de ce genre d'étage telle qu'elle doit l'être c'est à dire entre les plaques)

A+
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar JBERT » 17 Jan 2019 10:45

Trappeur a écrit:Salut JBERT ,

interressant ...
Mais je ne comprends pas ce que tu as fait avec cette ECC82 ...
Il faut nous mettre le schéma complet de l'étage d'entrée....la cellule différentielle de Cdiff est OK (bien que j'aie appris qu'il faut toujours utiliser la sortie de ce genre d'étage telle qu'elle doit l'être c'est à dire entre les plaques)

A+

Bonjour Trappeur,

La cellule est juste utilisée pour calculer G(V2out+ - V2out-). L'étage d'entrée est strictement identique (sauf les valeurs des résistances de plaque : 7,8k et la HT qui n'est plus de 280V, mais inférieure). L'ECC82 est obligatoire en cathode follower sur l'étage d'entrée car je suis obligé de coller une résistance de grille assez faible sur les ECC99 qui suivent l'étage différentiel. La demi-ECC82 me permet de charger l'étage différentiel avec une très forte impédance et donc d'éviter de le déséquilibrer. JJ-Tesla ne donne pas de valeur de résistance de circuit grille maximale, mais quelques essais m'ont montré qu'il ne fallait pas dépasser 470k. Comme on a deux grilles en parallèle, j'ai mis 220k. Mais cette valeur pourra être amenée à diminuer encore un peu.

L'étage d'entrée est le suivant :
entree.jpg
entree.jpg (194.66 Kio) Vu 244 fois


À droite, on attaque les grilles des ECC99 (en phase, c'est normal), ce qui permet d'avoir un swing de 100V pour attaquer les grilles des 2A3. Je m'aperçois que j'ai coupé un peu sauvagement... L'anode de l'ECC99 est à HT2A3 (280V). L'intérêt d'avoir tous les étages alimentés en 280V permet d'avoir une réponse limitée en BF par les seules capacités de liaison et non par les hautes tensions filtrées par cellules RC. La cellule différentielle d'entrée n'a pas ce problème car la consommation est fixée par le puits de courant et ne varie pas en fonction de la fréquence du signal d'entrée. La version précédente du montage avait un driver alimenté vers 240V, mais en-dessous de 50Hz, le gain de l'étage driver fluctuait en fonction des fluctuations de la haute tension et ça faisait talonner méchamment les 2A3 (il n'y a pas de résistance de cathode, les 2A3 sont polarisées en statique, ce qui me permet de sortir 8 à 10W avec 25% de rendement en classe A1). J'avais pourtant mis 330uF entre la haute tension locale et la masse et le point de repos de l'ECC99 était à 11 mA.

Comme il me reste une demi ECC82, je l'utilise dans le correcteur pour les mêmes raisons. Je précise qu'avec ou sans cette cathode follower, le résultat est identique.

Bien cordialement,

JB
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar arnaud » 17 Jan 2019 13:00

Hello !
ECC82 Ou ECC83 comme sur le schéma ?
Tu talonnes dans les graves, la corr.diff. tend à maintenir la courbe de réponse, mais le swing dépasse les possibilité de la pola du tube.
Sinon tes explications sont légèrement confuses, un schéma d'ensemble serait quand même le bienvenu.
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar JBERT » 17 Jan 2019 14:36

arnaud a écrit:Hello !
ECC82 Ou ECC83 comme sur le schéma ?
Tu talonnes dans les graves, la corr.diff. tend à maintenir la courbe de réponse, mais le swing dépasse les possibilité de la pola du tube.
Sinon tes explications sont légèrement confuses, un schéma d'ensemble serait quand même le bienvenu.


Il y a des ECC82 et 83.

Je crois que j'ai compris le problème. Le courant d'écran de la pentode utilisé en puits de courant est de 300µA. Mais ce courant varie en fonction de la tension d'anode (très peu et comme un imbécile, je l'ai négligé dans mes calculs). Ça fait swinguer un peu Vg2 et c'est ce qui explique la variation entre les branches inverseuse et non inverseuse. Ce que je ne saisis pas encore, c'est pourquoi cela ne se produit que lorsque je connecte l'étage différentiel à un autre étage. Avec une résistance, je ne vois rien.

Je vais donc modifier ce puits de courant (et refaire la polarisation des étages différentiels). J'y retourne.

JB
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar Trappeur » 17 Jan 2019 14:39

Re ,

Je lis bien 7,8k de charge de plaque sur ton étage d'entrée ???

T'as vu la tête de la polar :

ECC83_Jbert.jpg
ECC83_Jbert.jpg (225.27 Kio) Vu 231 fois


avec 0,2V en entrée tu satures la CCS et tu bloques le 2ème ECC83 !!

Mais j'achète un schéma d'ensemble avec las alims SVP , (un vai schéma quoi)

Et un jour faudra que tu m'explique pour quelle(s) raison(s) tu montes des différentiels sans les utiliser :roll:

A+
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar JBERT » 17 Jan 2019 17:20

Trappeur a écrit:Re ,

Je lis bien 7,8k de charge de plaque sur ton étage d'entrée ???

T'as vu la tête de la polar :

La pièce jointe ECC83_Jbert.jpg n’est à présent plus disponible


avec 0,2V en entrée tu satures la CCS et tu bloques le 2ème ECC83 !!

Ce n'est pas tout à fait comme ça que ça fonctionne ;-)

Bon, j'ai trouvé le problème. Le puits de courant n'est pas assez précis, ce qui provoque des instabilités. Schéma complet de travail dans l'état actuel :
amplificateur_diff.jpg
amplificateur_diff.jpg (247.62 Kio) Vu 221 fois


En peaufinant les puits de courant, on peut sans problème augmenter les charges des anodes. Ce que ne je comprends en revanche pas, c'est pourquoi le problème n'apparaît qu'en cascadant les deux étages différentiels et non sur une charge résistive.

Je sais, le schéma n'est pas propre, c'est un brouillon. Il y a plein de composants qui ne servent pas (toutes les capas sur les alimentations, tout étant à la même HT). On peut aussi virer toutes les résistances 0R.

À pleine charge, une FFT me donne :
Code: Tout sélectionner
Fourier analysis for v("/vout"):
  No. Harmonics: 10, THD: 0.0699603 %, Gridsize: 200, Interpolation Degree: 1

Harmonic Frequency   Magnitude   Phase       Norm. Mag   Norm. Phase
-------- ---------   ---------   -----       ---------   -----------
 0       0           0.0135148   0           0           0         
 1       1000        11.5836     -0.8083     1           0         
 2       2000        0.00748592  -92.668     0.000646252 -91.86     
 3       3000        0.00294721  -3.2955     0.00025443  -2.4871   
 4       4000        0.000864094 82.8667     7.45963e-05 83.675     
 5       5000        0.000411532 173.059     3.55272e-05 173.867   
 6       6000        0.000160337 -100.93     1.38417e-05 -100.12   
 7       7000        7.30009e-05 -11.194     6.30209e-06 -10.386   
 8       8000        3.24775e-05 77.5821     2.80375e-06 78.3904   
 9       9000        1.60859e-05 166.257     1.38868e-06 167.065   

pour 8W de sortie.

Et pour répondre à la question, j'utilise bêtement des étages différentiels pour effectuer des soustractions.

Bien cordialement,

JB
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Re: Une histoire d'étages en cascade et de distorsion

Messagepar Trappeur » 17 Jan 2019 18:28

Re ,

JBERT a écrit:Ce n'est pas tout à fait comme ça que ça fonctionne


oui j"ai tracé la polar un peu vite , mais la pente de la charge est la bonne et ton schéma ne peut pas fonctionner avec cette charge et une CCS de 2,4mA...
C'est quand même beaucoup mieux avec 61k....
Ce qui est étonnant c'est la grande souplesse de ces polar par CCS qui acceptent très facilement des passages en grille positive tant que la CCS fonctionne sans saturer , au point que ça masque parfois ce genre de problème...

A+
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