Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

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arnaud
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Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13474Message arnaud
01 févr. 2021 17:54

Hello !
Inspiré d'un projet abouti de Christophe, voilà une petite étude de SE utilisant une 6AK5/5654 pour driver une 6L6.
La réalisation de Christophe utilise un TS à charges réparties : :shock:
http://www.audiyofan.org/forum/viewtopi ... 1&start=75
Je garde le principe de la charge répartie :
Capture01-02-2021-15.26.47.jpg
Capture01-02-2021-15.26.47.jpg (72.05 Kio) Vu 751 fois
La HT de 400V devra être temporisée.
L'impédance dynamique sur l'anode de la 6AK5 est de 4K, cela à l'air de convenir malgré le sous-régime du tube (1.5mA, 50V sur l'écran, 170V sur l'anode).
Le tube différentiel est une 12AX7/ECC83 avec un second étage débitant un débit voisin de celui de la 6AK5 pour une bonne efficacité de la correction.
Comme nous sommes en correction différentielle la sensibilité d'entrée reste celle du montage sans correction, soit 400mV efficaces. Cela surprend car obtenue via seulement le driver et le tube de sortie, pour les 6W eff/8R !

Pour ceux qui ne connaissent pas encore la correction différentielle (corr.diff.) les signaux d'entrée et de sortie s'annulent au point a1 en absence d'erreur d'amplitude et/ou de phase (g1 et k1 doivent être égaux et en phase). C'est R85 qui équilibre cette soustraction. Quelques petites capa corrigent phases et temps de monté pour éviter tout accrochage HF. Les condensateurs de séparation sont de valeurs élevées pour contrer le motor-boating.

...à suivre...pour des résultats théoriques surprenants (simule dixit) :shock:
Arnaud
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Totof
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13475Message Totof
01 févr. 2021 18:42

Hello Arnaud

Excellente idée , quelques tips par rapport à la réalité testée sur le mien
R1 est à retiré ou passé à 1 ohm elle agît directement sur la puissance de sortie et la distorsion :!: :!: et on peut mesurer le courant via la borne Kout de l'enroulement
de CFB et il est facile de mesurer la résistance d'icelle
Ensuite R81 est bien plus à l'aise avec son pied connecté à l'alim de polar
ensuite ajuster R81 pour équilibrer au mieux les courants dans R73 et R76 que j'aurai volontairement rendu de même valeur
Pour finir mes essais de mettre un condo en découplage sur R76 ce sont soldé par un échec , peut être lié à mon tube comparateur-injecteur
sensiblement proche d'une ECC82

Ca phosphore sec , j'adore :mrgreen: :mrgreen:

On construit ici des amplis avec ceintures, bretelles et camisoles :rire aux éclats: :rire aux éclats:
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13478Message arnaud
02 févr. 2021 10:19

Hello !
Image
Pour montrer l'action de la corr.diff. sur la courbe de réponde et de phase, passons R80 à 0 ohm :
Capture02-02-2021-08.38.12.jpg
Capture02-02-2021-08.38.12.jpg (133.14 Kio) Vu 701 fois
On constate que le gain global ne bouge pas, donc le règlage de R85 est parfait.
L'augmentation de gain vers 1Hz montre le risque de motor-boating, d'où la nécessité de capa de liaison à forte valeur pour une coupure très basse, en dehors des possibilité réelle du TS.
On constate également la linéarisation de la phase.
Ici la réponse de la corr.diff. :
Capture02-02-2021-08.40.43.jpg
Capture02-02-2021-08.40.43.jpg (127.62 Kio) Vu 701 fois
...à suivre...pour les dh...
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13479Message arnaud
02 févr. 2021 12:15

Hello !
Visualisation des distorsions à 1000Hz 6W eff ...
SANS CORR.DIFF. :
Capture02-02-2021-11.50.54.jpg
Capture02-02-2021-11.50.54.jpg (52.49 Kio) Vu 689 fois
trace bleu : tension sur charge
trace grise : puissance efficace sur charge ... remarquez qu'une alternance sur deux est plus faible.
trace rouge : les distorsions grossies 100 fois.

AVEC CORR.DIFF.
Visualisation des distorsions à 1000Hz 6W eff :
Capture02-02-2021-11.53.41.jpg
Capture02-02-2021-11.53.41.jpg (142.19 Kio) Vu 689 fois
Le second graphe montre le signal corr.diff. qui s'efforce de contrer le défaut de linéarité à l'approche du cut-off.
Nous sommes à la limite de l'écrêtage.
Les dh ont chuté sous les 0.5%
Les graphes 3 et 4 visualisent les droites de charge 6L6 et 6AK5.

AVEC CORR.DIFF. à demi puissance
Capture02-02-2021-11.55.46.jpg
Capture02-02-2021-11.55.46.jpg (133.87 Kio) Vu 688 fois
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13480Message Totof
02 févr. 2021 18:09

Hello Arnaud

Très proche de la réalité ta simulation , même pour la forme de la correction , bluffant :shock:

La suite avec impatience :mrgreen:
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13481Message arnaud
03 févr. 2021 11:38

Hello !
La simulation a tendance à se montrer optimiste. Pour l'instant j'ai volontairement omis les capacités parasites du TS (on verra plus tard) :mrgreen:
En attendant on voit ici l'influence de la capa de séparation C7 (470nF) en la faisant varier de 200nF à 1µF.
Les valeurs faibles provoquent une remonté dans les infrasons propice à l'établissement d'un motor-boating (oscillation blocante à très basse fréquence) :
Capture03-02-2021-11.21.49.jpg
Capture03-02-2021-11.21.49.jpg (201.21 Kio) Vu 639 fois
Ce phénomène est lié au déphasage courant/tension dans les condensateurs quand on s'approche de la fréquence de coupure.
C'est l'inverse de la CR classique où ce sont les valeurs fortes qui provoquent le motor-boating.
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13482Message chanmix51
03 févr. 2021 17:33

Hello Arnaud,

Que se passe-t-il si tu changes la valeur du filtre RC composé de C7 & R80 pour une coupure à 16Hz ( 47n et 220k par exemple ) ? Je pose la question pour savoir si tu trouves tu toujours un gain qui remonte vers les TBF ( risque de motor boating ) et si cela dénature les carrés à 20Hz.

Amicalement,
Grégoire
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13483Message arnaud
04 févr. 2021 11:09

chanmix51 a écrit :
03 févr. 2021 17:33
Hello Arnaud,

Que se passe-t-il si tu changes la valeur du filtre RC composé de C7 & R80 pour une coupure à 16Hz ( 47n et 220k par exemple ) ? Je pose la question pour savoir si tu trouves tu toujours un gain qui remonte vers les TBF ( risque de motor boating ) et si cela dénature les carrés à 20Hz.

Amicalement,
Grégoire
C'est moche :
Capture04-02-2021-10.58.57.jpg
Capture04-02-2021-10.58.57.jpg (49.25 Kio) Vu 571 fois
De toute façon, auditivement on a intérêt à couper le plus bas possible, cela apporte une ambiance à l'écoute, le spectre sonore d'une attaque de note descend très bas...comme une tappe dans le dos, ça secoue grave :?
Les carrés seront traités plus loin...
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13484Message arnaud
04 févr. 2021 11:39

Hello !
Vous excuserez la pagaille dans la numérotation des composants, concéquence des copier/coller :mrgreen:

Examinons l'influence de C10 sur le temps de monté ...
C10 se situe dans la ligne 'retour HP', au niveau du diviseur (R81 et R85) ; il fait croire au différentiel que tout baigne du côté des aigus ; en favorisant leur passage on ramolit la correction (la sortie HP étant toujours plus lente que l'entrée)
Image


avec C10 = 33pF on obtient un temps de monté d'environ 4µs ;
on voit la courte réaction de la corr.diff. pour affiner la monté.
Capture04-02-2021-10.32.25.jpg
Capture04-02-2021-10.32.25.jpg (59.94 Kio) Vu 567 fois

avec C10 = 70pF le temps de monté passe à 7µs ;
la corr.diff. travaille moins, elle ne gère plus que le démarrage :
Capture04-02-2021-10.40.28.jpg
Capture04-02-2021-10.40.28.jpg (55.16 Kio) Vu 567 fois

avec C10 = 10pF cela se gâte ;
la corr.diff. se croit obligée de corriger les sur-oscillations du TS, et on risque l'accrochage :
Capture04-02-2021-10.38.26.jpg
Capture04-02-2021-10.38.26.jpg (56.76 Kio) Vu 567 fois
voilà à quoi on s'expose :
Capture04-02-2021-11.53.58.jpg
Capture04-02-2021-11.53.58.jpg (79.92 Kio) Vu 564 fois
la droite de charge 6L6 n'aime pas du tout, ça crache dur :
Capture04-02-2021-12.05.26.jpg
Capture04-02-2021-12.05.26.jpg (32.85 Kio) Vu 560 fois
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13486Message arnaud
05 févr. 2021 08:50

Hello !
Examinons maintenant le côté flou de cet ampli, c'est-à-dire son comportement dans le haut du spectre.
J'ai complété le schéma en y ajoutant des capacités parasites (C18 et C19) aux enroulements primaires , quant aux inductances parasites elles sont définies par le coefficient de couplage K1 :
Capture05-02-2021-08.37.07.jpg
Capture05-02-2021-08.37.07.jpg (79.32 Kio) Vu 529 fois

Les difficultés d'une modélisation d'un transformateur de sortie (TS) ont été montrées ici :
viewtopic.php?f=3&t=422
à suivre...
Arnaud
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Totof
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13487Message Totof
05 févr. 2021 09:19

Bonjour Arnaud

Sous LTspice j'ai intégré les CP dans mon fichier soit au niveau du modèle de transfo directement soit comme sur le schéma de mon SE à CDiff dans les paramètre des inductances
Tu ne peux pas faire pareil dans ton simulateur :?:

En tout cas au niveau haut du spectre ça colle assez bien sous LTspice pour avoir jouer avec les capa du filtre d'éntrée de la CDiff je retrouve en gros la réalité pour la bande passante
En tout cas très intéressante ton étude pour ceux qui ne connaisse pas la CDiff , c'est très clair et visuel :mrgreen:

Bonne journée
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13488Message arnaud
05 févr. 2021 13:25

Totof a écrit :
05 févr. 2021 09:19
Bonjour Arnaud

Sous LTspice j'ai intégré les CP dans mon fichier soit au niveau du modèle de transfo directement soit comme sur le schéma de mon SE à CDiff dans les paramètre des inductances
Tu ne peux pas faire pareil dans ton simulateur :?:
J'aime bien que les choses importantes soient visibles, pour la suite...
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13489Message arnaud
05 févr. 2021 13:28

Hello !
La simulation nous affiche la réponse en différents points du schéma, du haut vers le bas :
Capture05-02-2021-08.58.33.jpg
Capture05-02-2021-08.58.33.jpg (173.94 Kio) Vu 511 fois
Noir : anode du tube de sortie 6L6
Mauve : anode du driver 6AK5
Bleu : sortie HP
Vert : cathodes communes k2 et k3
Rouge : signal corr.diff. sur grille g2
On constate un pic d’absorption à 500KHz sur la sortie HP.
C’est l’œuvre des capacités parasites du TS qui forment un circuit oscillant avec les inductances de fuites du TS : F=1/(2*pi* racine(L*C))
Sachant que le coefficient de couplage K1 chute avec la puissance (et la fréquence) (augmentation des fuites magnétiques externes) ce pic d’absorption va se décaler vers des fréquences plus basses quand l’ampli est sollicité. Ceci dépendra visiblement de la qualité du TS.
Ici les mêmes graphes avec un couplage abaissé de .9998 à 0.9985, le pic d’absorption passe de 500KHz à 365KHz :
Capture05-02-2021-09.36.36.jpg
Capture05-02-2021-09.36.36.jpg (177.54 Kio) Vu 511 fois
Vous me direz que cela se situe hors possibilité du TS…
Constatons toutfois que la courbe de réponse en sortie HP est bien régulière.
Ces graphes restent théoriques, ils supposent un TS non saturable 8-)
A suivre..
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13492Message arnaud
06 févr. 2021 12:09

Hello !
Rappel du schéma examiné :
Le signal audio entre directemant sur le driver 6AK5, il ne subit donc que 2 étages d'amplification. ;)
Image
Le rôle du filtre à double RC R84/C9 R83/C8 est d’éviter une trop grande divergence de phase entre les 2 signaux qui alimentent la triode en mode différentiel. Celle-ci n'amplifie donc rien en absence de défaut (Vg1k1 constant).
Grâce à ce filtre à double RC on peut espérer une réponse plate au-delà de 20KHz tout en évitant un accrochage HF.
Ce graphe montre l’action du filtre pour différentes constantes de temps R*C, le facteur multiplicateur variant de 0 à 2 :
Capture05-02-2021-18.43.29.jpg
Capture05-02-2021-18.43.29.jpg (208.14 Kio) Vu 469 fois
On choisit un réglage de filtre entraînant une réponse correcte jusqu’à 200KHz.
Avec les valeurs du schéma :
Capture06-02-2021-12.08.44.jpg
Capture06-02-2021-12.08.44.jpg (166.5 Kio) Vu 469 fois
Mais cela ne concerne que ce TS fictif et sans défaut notable !
Je rappelle que C18 et C19 représentent les capacités parasites du TS, tout comme le coef K1 tient compte de ses inductances de fuite, d'où l'absorption à 500KHz.
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13496Message Totof
06 févr. 2021 19:03

Hello Arnaud

Toujours aussi instructif ta simulation

Avec mes vrais TRS , C9 fait 68p et C8 47p avec R83 et 84 d'une valeur de 12K et j'ai sensiblement la coupure du TRS réelle sans CDiff
on pourrait descendre C8 à 39p

Tu vas faire quoi pour le TRS :?:

Bonne soirée
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13509Message arnaud
08 févr. 2021 11:45

Totof a écrit :
06 févr. 2021 19:03
Hello Arnaud

Tu vas faire quoi pour le TRS :?:
Ce fil restera purement théorique :geek:

La bête noire demeure le transfo de sortie. Plus on descend dans les graves, plus il perd de l’efficacité, plus la correction différentielle doit travailler pour maintenir le niveau de sortie.
Il va de soi qu’il existe une limite d’excursion que les tubes ne pourront pas franchir pour compenser les faiblesses du TS.
Résultat : la puissance maximale avant écrêtage chute dans les graves ; et elle dépend donc de la qualité du transformateur de sortie.
Les courbes de réponse données plus haut sont purement théoriques, impliquant un TS à caractéristiques constantes.
Notez que ce problème n’existe pas sur les amplis de type OTL (sans transfo de sortie) ou à semi-conducteurs en sortie.
Ceux qui écoutent du vinyle penseront à filtrer le rumble en amont de l’ampli.
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13510Message Totof
08 févr. 2021 14:24

arnaud a écrit :
08 févr. 2021 11:45
Ce fil restera purement théorique :geek:
Bonjour Arnaud

Certes mais la rhéorie fonctionne , je viens de doubler le principe avec un SE de 6550EH avec en entrée des 6J8 russe
:mrgreen: tout comme le SE de 6L6GA mais en plus puissant
Dans le cas présent c'est vrai que mes TRS sont un peux gros :oops: :oops:

Au niveau écoute Le collègue qui teste le se de 6L6 en est ravi car la CDiff apporte vraiment un plus indéniable
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13512Message chanmix51
08 févr. 2021 21:31

arnaud a écrit :
08 févr. 2021 11:45
La bête noire demeure le transfo de sortie. Plus on descend dans les graves, plus il perd de l’efficacité, plus la correction différentielle doit travailler pour maintenir le niveau de sortie.
Il va de soi qu’il existe une limite d’excursion que les tubes ne pourront pas franchir pour compenser les faiblesses du TS.
Résultat : la puissance maximale avant écrêtage chute dans les graves ; et elle dépend donc de la qualité du transformateur de sortie.
Les courbes de réponse données plus haut sont purement théoriques, impliquant un TS à caractéristiques constantes.
Notez que ce problème n’existe pas sur les amplis de type OTL (sans transfo de sortie) ou à semi-conducteurs en sortie.
Ceux qui écoutent du vinyle penseront à filtrer le rumble en amont de l’ampli.
Hello Arnaud,

Ce problème n'existe pas non plus sur le push d'EL84 avec la CDiff à AOP où rien n'a été fait pour éviter l'accrochage ( la BP naturelle de l'ampli est de 8Hz ). Est ce que cela est dû au couplage direct entre la CDiff et l'étage d'entrée ? Est ce que cela est dû à la BP très étendue lié à la CR locale ? Est ce que c'est lié au fait que les TRS sont petits ? Questions ouvertes :)

C'est poussé par cette curiosité que je me suis permis de te poser la question plus haut de ce qu'il se passait si on élevait la fréquence de coupure entre la CDiff et l'étage d'entrée à 16Hz: ça crée une bosse de gain dans l'infra grave et donc un accrochage. Mais si l'ampli coupe à 8Hz peut il entretenir cette bosse de gain ?

Amicalement,
Grégoire
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13518Message arnaud
10 févr. 2021 15:44

Hello Greg !
Pour répondre à tes questions, quelques tests sont nécessaires...
Personnellement je suis adepte des amplis corr.diff. qui descendent plus que bas.
Mes OTL n'ont pas de condo de séparation dans le retour HP, ils descendent sous le Hertz à la puissance nominale, mais je sais par expérience qu'en baissant la valeur des condos de séparation un motor-boating s'installe.
http://sites.estvideo.net/papanaka/OTL_ ... C_MONO.pdf
C'est pour cette raison que j'insiste pour l'usage de 100nF et 470nF. Ce n'est qu'en débranchant la charge HP qu'une très légère instabilité TBF s'installe, donc à vide avec un gain en tension plus important.

Autre exemple : le PP-UL EL84 :
viewtopic.php?f=3&t=170
Ici le pic TBF se situee à 0.5Hz, là ou le TS ne peut distiller qu'un milliwatt/8R. Au scope on voit fonctionner la corr.diff. qui pousse derrière, mais aucun motor-boating n'est constaté.
Une chose est certaine : le risque de motor-boating augmente avec le gain du tube différentiel. Tout abus est nuisible comme disait ma grand-mère !
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13521Message arnaud
11 févr. 2021 18:18

Hello !
Pour reparler de motor-boating...à travers le schéma du fil :

Image

Juste un exemple d'accrochage TBF avec C7=100nF et C4=220nF (déclenché via un léger à-coup de tension sur la HT à 1s) :
100nF et 220nF.jpg
100nF et 220nF.jpg (123.3 Kio) Vu 266 fois
On voit que la corr.diff. est suffisamment décalée en phase pour entretenir le phénomène.

La valeur de C4 est déterminante. Il vaut mieux qu'elle soit élevée (1µF sur le schéma).
Celle de C7 l'est moindre, même qu'en la baissant on diminue le risque de motor-boating, mais la saturation de la correction corr.diff. est plus vite atteinte dans les graves, auditivement on risque le talonnement sur un coup de grosse caisse. J'appelle cela le phénomène 'crack boum hue'.
Pour C7 on peut envisager 220nF, ou même moins, comme 68nF...à vos fer ! :twisted:
Je rappelle que R88 C18 C19 représentent les paramètres parasites supposés du transfo, ils ne sont là que pour la simulation.
Arnaud
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Re: Etude d'un SE de 6W à correction différentielle

Message : # 13523Message arnaud
12 févr. 2021 16:34

Hello !
Quelques chiffres (simulus dixit) :
P max :6W eff
h2 à 6W : 0.1%
h3 à 6W : 0.07%

h2 à 3W : 0.04%
h3 à 3W : 0.03%

Réjection 50Hz sur HT : -72dB
Réjection 100Hz sur HT : -77dB
Réjection 1000Hz sur HT : -84dB

Fact amortissement : 30 (Zout = 0.26R)
Arnaud
(CD Rega Saturn + OTL DIY + Cabasse Iroise 3)

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