etudes perso

Il existe sur le marché des circuits intégrés, à moindre cout et moins encombrants que ce que je vous propose ici  et , qui assurent parfaitement cette fonction.

Ce circuit a pour  unique intérêt de montrer et donner la possibilité d'analyser, les circuits élémentaires (Log et Anti log) point par point et leur imbrication qui permet d'extraire la valeur efficace d'un signal .  Par nature chacun des convertisseurs est sensible à la température. Une bonne façon d'en limiter les effets est de coupler thermiquement les Bjt entre eux. C'est la raison d'être du MAT04.

Comme son nom l'indique, il permet de détecter l'enveloppe d'un signal musical. Il traite les signaux dont l'amplitude n'excède pas 10v crête et de fréquence max de 10kHz.

En exemple: enveloppe (tracé noir) d'un signal (en gris) à 1 kHz modulé par une dent de scie.

La ténacité de UltimateX86 présent sur le forum HCFR, m'a amené à m'impliquer dans l'étude d'un amplificateur de type Circlotron.  Nous sommes arrivé à un circuit simple.

Ses performances plus qu'honorables m'ont fait pousser l'étude plus loin. L'idée étant d'utiliser un amplificateur opérationnel pour améliorer, plus encore, ses performances.

La parfaite symétrie de fonctionnement , le grand gain en boucle ouverte de cet amplificateur, lui permet d'obtenir un taux de distorsion simulé particulièrement faible. Une construction soignée devrait la rendre difficilement mesurable.

Le schéma de simulation, de l'amplificateur conforme au fichier .CIR  pour MC12. Sa charge de 8 Ohms, peut être portée à 4 0hms sans dommage pour l'amplificateur.

En accompagnement, ci dessous, le fichier CirclOp.CIR de simulations suivi des schémas de l'amplificateur et du circuit de protection de la charge, reportés sur Eagle, et d'un tracé prototype du circuit imprimé.

Le schéma d'étude de l'asservissement en pression du JBL - 2226H

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, sa fréquence de coupure a été fixée à 22Hz.

Un schéma d'ampli, sur une base proche de L'ACT1 est utilisé

A noter que dans ce mode d'asservissement, les éléments de la boucle de rétro réaction, ou de correction, suivant le mode utilisé, 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.

Diagramme de Bode escompté:

Mouvements de la membrane:

Limites fréquentielles liées à celle de l'amplification

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.

La simulation est effectué d'après les paramètres de Thiele et Small, sous influence d'un amplificateur de tensions ou de transconductance. Les deux sont calibrés afin de pouvoir comparer l'influence des deux sur la réponse de l'ensemble HP+enceinte.

Les volumes de boites pour une optimisation suivant les critères de Bessel et Butterworth apparaissent dans un encart en bas, à droite du schéma. Leur utilisation nécessite le report du volume choisi dans le paramètre Vb. Ces calculs ne sont valables que si l'amplificateur est de tensions. En effet en mode courant le Qt = Qms. Il en ressort que ce coefficient de qualité est supérieur à celui désiré pour l'enceinte, ce qui amène à un volume de boite ,calculé, négatif. Cela veut dire que ce mode n'autorise pas l'optimisation traditionnelle. Mais pas que l'enceinte est mauvaise. Pour être exploité, le mode "courant" doit être accompagné d'un correcteur type Cfbi par exemple.

Diagramme de Bode simulé  Les effets des résonances partielles ainsi que le rayonnement du dôme de protection ne sont pas pris en compte

Dans les mêmes conditions, les éléments du mouvement de la membrane

J'ai maintenu le mode Amplification à transconductance, afin, que sur les graphes du mouvement, dans ce mode, vous puissiez constater la constance de l'accélération, au delà de la fréquence de résonance du couple HP+enceinte. De même le rapprochement entre la courbe de réponse et l'accélération, montre que la réponse ne suit pas l'accélération dans la partie des hautes fréquences à reproduire.  En dehors des limitations technologique tels que la puissance admissible par le HP et la limite du swing de la tension de sortie de l'amplificateur, cela est du au fait, que l'impédance de rayonnement du HP n'est pas une masse pure, mais une impédance plus complexe. Celle (Zar) qui est présente sur le schéma de simulation est une réduction de l'impédance acoustique de rayonnement, au second ordre. 

Afin de connaitre l'influence du volume de la boite vis avis du volume d'air  que devra  brasser le HP, j'ai placé un second document qui permet une évaluation de la distorsion qu'occasionnent les variations du volume de charge, équivalent à celui de l'air brassé par le HP . La mise en équation du dispositif est présente. 

Graphe d'analyse, la fréquence du signal d'entrée est de 40Hz, 

En se référant au schéma, il est visible que les variations de volume provoquent une variation de pression dans la boite, de fréquence double de celle appliquée aux bornes d'entrées du HP. Cette particularité est valable quel que soit le mode. Son taux ne dépend que du déplacement de la membrane et est indépendant du mode (I ou V). Pour s'en convaincre, il suffit d'ajuster les déplacements afin qu'ils soient égaux quelque soit le mode d'attaque du couple HP+boite  

Tout a commencé à la lecture de l'article de Jacques Dewèvre sans la revue du son N°194-195 de Juin-Juillet 1969. 

Il m'a éclairé sur la perception de sons erratiques telle que peut être la musique.

Les courbes sont nettement plus douces que celles de Fechner et Munson qui intéressent des signaux permanents.

J'ai scanné les 4 pages que cela concerne. Ce n'est pas de grande qualité, mais si l'on en fait abstraction et que l'on relativise par rapport aux techniques de l'époque et celles d'aujourd'hui, l'essentiel apparait. Il s'agit de réaliser un groupe de correcteurs qui permet de conserver l'équilibre spectral en fonction du niveau d'écoute.

J'ai utilisé ce type de correcteur, à mon domicile, en sonorisation et pour étalonner des mixages de disques. Il représente à mes yeux un excellent complément à un système audio.

Son usage, m'a permis aussi de minimiser des corrections de voix et instruments lors de prises de sons et mixages.

Le Schéma pour simulation (Conforme au fichier  .CIR joint).

Afin de limiter le bruit, des réseaux de préaccentuations en entrée et de désaccentuation en sortie sont présents. Avec le même soucis d'obtenir un bruit inaudible, les corrections sont effectuées par réactions positives. Les valeur de R14, R18 et R22 sont à respecter au plus près.

L'efficacité du correcteur, par pas de 25% de la course des potentiomètres, et les variations de phase qu'il engendre

Le report du schéma sur Eagle

Et le tracé du module (mono) correspondant,

permettent d'envisager diverses utilisations. 

La plus simple étant celle d'un correcteur stéréo utilisant 3 potentiomètres doubles de 10k Ohms, à progression linéaire pour chacun d'eux, placés sur un master board doté de deux modules correcteurs enfichés sur des connecteurs de type HE10.

Une autre plus compliquée usant des "DigiPots" pilotés par un CPU type Arduino, et deux modules correcteurs, le tout assemblé sur un circuit imprimé ad hoc.  

Il a été développé pour obtenir un dosage du volume possible sur une large dynamique (>130dB), sans générer de distorsion et de bruits audibles. Il peut être amplificateur, mais surtout atténuateur.

Le schéma:

Le diagramme de Bode pour des tensions de commandes variant de -1v à 10v par pas de 1v . A la tension de -1v correspond un gain de 12dB

Sa pente de conversion en dB/V peut être modifiée. Il est contrôlé par une tension continue stable,. Il peut faire partie d'un groupe via une seconde tension de contrôle commune à un groupe de VCA's .  A l'addition des deux tensions, celle de la voie et celle du groupe,  correspond une sommation des effets en dB.

Il peut trouver sa place dans un compresseur , limiteur, expanseur, dé-esseur etc...   

Une autre version, toute aussi efficace, mais matériellement légèrement réduite.

Le schéma d'étude

Le diagramme de Bode

les THD et THDN :

Vous noterez que les THD et THDN, peu différentes de 0.01%, pour un affaiblissement de 120 dB ne sont pas significatifs. On peut convenir que pour des atténuations moins conséquentes, les taux de distorsion sont inférieurs ou égaux à 0.001%.

Le schéma reporté sur Eagle:

Le tracé du circuit imprimé s'y rapportant :

Le fichier Gerber est à la disposition de ceux qui en feront la demande.

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.