De la puce à l'oreille

Ces études correspondent à des besoins professionnels.

Le montage de base.

Les multiples (2*4)transistors bipolaires d'entrée participent à un recul du bruit. Leur couplage thermique est conseillé. A l'origine, ces transistors étaient des MPSA18 dont le rapport signal bruit est remarquable.

Equipé d'un servo, permettant le contrôle des offsets de sorties.

- Conjugué à un correcteur d'erreur, et d'un servo, imbriqués dans l'étage final (principe dans le Sh 2 du fichier de simulation): Il est le plus performant des trois montages.

- De conception très différente, celui ci utilise des convoyeurs de courant de la seconde espèce (ou seconde génération). Il a l'avantage d'amplifier le signal d'entrée, mais aussi la possibilité de l'affaiblir.

Dans tous les cas, le filtre de rejet des radiofréquences , l'alimentation fantôme et sa mise en service ne sont pas représentés.

I

SyDesy est un montage qui peut être utilisé comme symétriseur de signal ou désymétriseur d’où son nom.

Sa topologie peut être utilisée pour la symétrisation quasi parfaite d'un amplificateur bridgé.

Son diagramme de bode  en mode d'entrée Balanced

En mode d'entrée Unbalanced (symétriseur)

En application: Le schéma pour un ensemble de 2 SyDesy

Le circuit imprimé qui s'y rapporte

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Cet ampli a été développé pour délivrer de fortes puissances. Les subwoofer, sont généralement friands de ces puissances. Sa bande passante, bien supérieure à 100kHz ne le limite pas pour autant à cette seule application.

L'idée de base réside dans l'emploi d'amplificateurs opérationnels pour driver un étage de puissance à transistors bipolaire dont l'alimentation est flottante. Cette config a l'énorme avantage de pouvoir traiter le signal entrant sous de faibles tensions d'alimentation (ici +/- 15v).

L'auto bias permet de maintenir le courant de repos jusqu'à des températures de travail importantes. Non représenté, un circuit de détection permet de définir la température des jonctions des transistors de puissance. Relié à une centrale de protection, il peut se substituer aux sondes thermiques habituelles.

Le premier fichier "TransV.CIR" traite d'un ampli de type Transnova bouclé en tension.

Le second "TransI.CIR" n'est rien d'autre que le premier, mais bouclé en courant. 

Les derniers fichiers utilisent partiellement l'ACT1.  La puissance qu'ils peuvent délivre n'est que d'une centaine de Watts sur une charge normalisée de 8 Ohms.

Le troisième est un amplificateur de tensions,

le quatrième un ampli à transconductance (Tension/Courant). C'est la boucle de contre réaction différente du précédent (TransV_ACT) qui le détermine. 

Ils n'utilisent pas l'autobias et ne comportent aucune limitation du courant circulant dans les éléments de puissances. 

Le but est de définir les coefficients d'un biquad (numérique) afin de réaliser un filtre à transfert équivalent à son homologue analogique.

L'analyse  des:

- filtres fondamentaux du premier et second ordre, ainsi que des filtres tels que la transformée de Linkwitz, des convertisseurs pression vitesse ( pour cône et dôme) utilisables en Cfbv ou Cfbi;

- crossovers de Lipschitz & Vanderkooy;

nécessitent l'usage de MicroCap V12.

Le schéma d'étude de l'asservissement type Cfbi du B&C - 12CX32

Il est basé sur les paramètres linéaires du HP et de sa boite.

A travers le filtre d'entrée dont la pente est du second ordre (12db/octave), sa fréquence de coupure a été fixée à 43Hz, afin que, pour un niveau SPL avoisinant 110dB (asymptotique) le déplacement de la bobine mobile ne dépasse pas 4,6 mm (Xmax majoré de 15%).

Le filtre d'entrée, joue le rôle de limiteur du Xmax majoré. Il n'est pas un frein à l'action du servo mécanisme.  Sa fréquence de coupure est liée au Xmax et au SPL max asymptotique désiré.

L'ampli, basé sur l'utilisation du module "ACT-1" est utilisé.

Il permet le contrôle du HP dans la zone d'utilisation prévue.  Sa tension d'alimentation (+/-63v) limite l'utilisation dans le haut du spectre. La zone rouge ombrée de la courbe de réponse escomptée le montre. Elle est le report de celle due à la tension max que peut délivrer la sortie de l'amplificateur. 

Le courant max qui traverse la charge

Et la puissance moyenne maximale que doit fournir l'amplificateur est bien inférieure à la puissance admissible par le HP.

Cela montre aussi que l'amplificateur choisi n'aura aucune peine à fournir la puissance nécessaire au contrôle du HP et que ce dernier l'admettra sans danger .

Dans ce mode d'asservissement, les éléments de la boucle de rétro réaction, ou de correction,  tiennent compte, des paramètres mécaniques et acoustiques du HP, mais également celui de sa charge arrière. Ce qui a pour conséquence, un ajustement des valeurs lors de la réalisation. La mise au point d'un tel circuit est plus chatouilleuse que celle d'un Cfbv. 

En cours de mise au point, pour bien interpréter les différences entre la courbe simulée et la réelle, une solution consiste à faire varier une à une les valeurs des composants de la boucle (TIV donc) simulée , en voir les effets et les rapprocher des variations de la réelle courbe de réponse.

Ce document est réservé à ceux qui en ont un usage personnel. Il reste ma propriété intellectuelle. Il ne peut être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

L'amplificateur à transconductance, offre la possibilité d'obtenir une accélération constante au delà de la fréquence de résonance du HP. En deça le fonctionnement est parfaitement chiffré. Autrement dit le vecteur accélération est parfaitement sous contrôle. C'est ce qu'exploite ce dispositif.

Ce document est réservé à ceux qui en ont un usage personnel. Il est ma propriété. Il ne peut être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

Les schémas d'études de l'asservissement du Dayton RSS390HF4  sont basés sur les paramètres linéaires du HP. 

*************************************   Cfbi   **************************************

L'article "Cfbi - Principe" est destiné à vous permettre de saisir le sens de ce mode d'asservissement.

Un schéma d'ampli à transconductance, sur une base proche de L'ACT1 est utilisé. Son schéma apparait en page 2 ("Ampli")

A noter que dans ce mode d'asservissement (Cfbi), les éléments de la boucle de rétro réaction, ou de correction, tiennent compte des paramètres mécaniques et acoustiques du HP, mais également celui de sa charge arrière. Ce qui a pour conséquence, un ajustement des valeurs lors de la réalisation. La mise au point d'un tel circuit est plus chatouilleuse que celle d'un Cfbv. 

En cours de mise au point, pour bien interpréter les différences entre la courbe simulée et la réelle, une solution consiste à faire varier une à une les valeurs des composants de la boucle (TIV donc) simulée , en voir les effets et les rapprocher des variations de la réelle courbe de réponse.

Le schéma de l'ensemble:

Celui d'un possible amplificateur:

Le modèle de simulation du HP:

Le diagramme de Bode résultant:

Le diagramme du mouvement:

Les tension, courant et puissance délivrés par l'amplificateur correspondant à un Xmax:

*************************************   Cfbv   **************************************

L'amplificateur ( non représenté) est un amplificateur de tensions inverseur. Son gain en boucle ouverte est faible ( 20dB). 

Le fonctionnement de l'ensemble est conforme à la description et analyse de l'article

" Asservissement en pression d'un HP Electrodynamique. Type CFBv (cinétic feedback - tension) "

Un schéma type:

Le diagramme de Bode:

Le diagramme du mouvement:

La tension, courant et puissance délivrée par l'amplificateur pour un déplacement Xmax du HP

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Ces documents sont réservés à ceux qui en ont un usage personnel. Ils restent ma propriété intellectuelle. Ils ne peuvent être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

La vitesse de déplacement de la membrane d'un HP est l'un des vecteurs dynamiques majeur du mouvement de la membrane.

Dans ce schéma d'appréciation, la vitesse est mesurée dans le circuit mécanique du HP. Cette opération est impossible dans la pratique. Seul un capteur de vitesse, externe, ou un montage tel que le pont de Voigt  permettent une telle mesure.

Le diagramme de Bode  permet de voir qu'un asservissement en vitesse, ne permet pas la restitution d'une pression acoustique correcte. La réponse est entachée d'une fonction passe haut du 1° ordre. La restitution d'une pression nécessitera donc une correction qui contrarie cet effet.

Les courbes de mouvement montrent que le bouclage permet un large contrôle de la vitesse de déplacement du cône du HP.  

L'accélération est l'un des vecteurs majeurs du déplacement d'une membrane de HP.

Sur ce schéma, l'accélération est mesurée dans la maille mécanique du haut parleur.

Cette mesure directe est impossible à pratiquer.  Il faut disposer d'un capteur (accéléromètre) précis pour y parvenir. Ce dernier devra être couplé mécaniquement et étroitement, à la membrane du HP. Ce couplage est dans la pratique, difficile à réaliser.

L'analyse montre que l'asservissement en accélération, ne permet pas le contrôle intégral de la pression délivrée par le HP.  La raison est que l'impédance de rayonnement du HP n'est pas seulement massique. La masse dynamique de rayonnement est couplée à un réseau de résistances et compliances. L'asservissement en pression nécessitera donc une boucle permettant le contrôle de l'accélération  et un circuit correcteur pour que le transfert accélération vers pression puisse être réalisé sur une bande passante la plus large possible.

Le diagramme de Bode suivant montre le résultat escompté.

Le SPL , un peu supérieur à 110dB au delà de 20 Hz et en deça de 500 Hz, est déterminé par la volonté de ne pas dépasser le Xmax du HP

Ce qui permet de définir les caractéristiques de l'amplificateur à utiliser et/ou les limites d'un bon usage de l'ensemble. 

Ce premier schéma peut paraitre complexe. Il est vrai qu'il existe plus simple, mais souvent, leur courbe de réponse ne fait qu'approcher la courbe inverse de gravure. Le montage proposé est précis. Il peut être adapté pour s'ajuster aux variantes, fort heureusement peu nombreuses,  de courbes inverses de gravures.

Diagrammes de Bode montrant la complémentarité de la gravure et la lecture.

Le schéma réel

Le second schéma est plus simple. Mais, il n'est destiné qu'à l'adaptation Riaa. Il est limité dans la correction haute par l'emploi d'une constante de temps de 75µs. Mais rien n'exclut de prévoir une commutation afin de pouvoir utiliser une constante de temps de 50µs.

Il utilise l'AD844 AD844_Doc constitué d'un convertisseur tension-courant  dont la sortie (en courant donc) est accessible. Il est suivi d'un buffer d'impédance d'entrée très élevée, de gain unitaire et d'une sortie à impédance suffisamment faible pour être considérée négligeable vis à vis des charges usuelles.  Le principe de cet adaptateur apparait sur ce groupement de schémas.

 Auquel correspond les diagrammes de Bode

La réponse (tracée en noir) suit avec précision l'inverse de la courbe de gravure. Cette dernière est obtenue à l'aide du filtre dont la fonction de transfert "Tgrav" conforme à la norme RIAA.

En appliquant la tension de sortie "Ograv", de ce filtre,  à l'entrée de l'adaptateur,

La réponse de l'ensemble est flat.

 Le fichier d'étude, réalisé avec Micro-Cap 12:

Applications:

Sous l'implusion d'athoriac du forum HCFR section DiY et l'acceuil favorable du principe par EricD, Androuski, Fiscal, et ..... , que je remercie pour la confiance qu'ils m'accordent et pour leur participation très active.

L'adaptateur RIAA de base.  Chacune des voies (L et R) comporte en entrée un accès direct à la cellule MM (L-MM et R-MM) et une entrée auxiliaire (L-MCo  et R-MCo) destinée à la connection de la sortie d'un préamplificateur pour cellule MC. La sélection est effectuée via un jumper ( lacé sur les broches 1 et 2 pour la cellule MM et 2et 3 pour la sortie du préampli MC). Suit l'étage adaptateur dont la sortie (Pin6 de l'AD844) aboutit sur la sortie asymétrique via le jumper (L_D/AR ou R_D/AR) placé entre les broches 1 et 2 et sur l'entrée de l'anti rumble. Ce dernier est raccordé à la sortie si le jumper est placé entre les broches 2 et 3.

Le schéma réalisé à l'aide de l'éditeur de "Eagle" version 6.6

Des problèmes d'approvisionnement de l'OPA2134 en boitier SOIC8 ont amené à modifier le PCB. Cette modification ne concerne pas le schéma, mais l'utilisation d'un boitier DIL08 en lieu et place du SOIC8. Cela bouscule un peu l'implantation.

L'adaptateur RIAA avec sortie additionnelle symétrique.

Le schéma:

Ci dessous, les fichiers .rar:

- des circuits de base utilisant une majorité de composans SMD, du même modifié pour s'adapter aux contraintes du marché actuel des composants

- de l'adaptateur RIAA à sorties symétriques et asymétriques.

- d'une version simplifiée du symétriseur/Désymétriseur

Chacun de ces fichiers comporte:

- Le Schéma

- Une vue du PCB

- Le plan (vue) d'implantation

_ La bom créée par Eagle à partir du schéma

- La partlist crée à partir du tracé du PCB

- Le fichier Gerber du PCB. vérifié couche par couche à la visionneuse de Kicad