DIY : Préampli / Ampli casque

[Argo]

Bonjour

Je ne pensais pas a un CI type PGA mais un simple potentiomètre numérique monté en rhéostat, en terme d'impédance c'est équivalent mais 6mA c'est beaucoup pour ce genre de puce. On oublie...

[jsilvestre]

Bonsoir,

Schéma en cours d'étude actuellement :



L'étage d'entrée, à gauche, est un étage à transconductance, en mode différentiel en entrée et en sortie.
J1/J2 sont un couple de FET appairés JFE2140. Le courant de repos est de 6mA pour permettre de traiter 3Vcrête asymétrique à 1mA/V. C'est assez proche des 5mA pour lesquels Texas publie sa mesure de bruit. En sortie, on retrouve le signal différentiel audio en courant avec un offset de 6mA identique sur chaque branche.
Que l'étage soit attaqué en symétrique ou en asymétrique, la sortie est différentielle.

Les deux courants de sortie passent ensuite par le potard. Le potards laisse complètement passer le courant d'offset en entrée et atténue le signal différentiel.

A droite on a ensuite un étage transimpédance de gain 4V/mA. Il fixe la tension d'entrée à environ -5.6V.
La sortie est en single-ended sur chaque branche. Ca consomme deux fois plus de courant mais bon, pour un ampli casque ça faits peu de watts. Une version push-pull est en cours d'étude.

Du côté de la consommation, comme tout fonctionne en mode différentiel, elle est constante en statique et en dynamique. Une alimentation régulée fera parfaitement le job en amont sachant que la caractéristique de régulation de charge ne sera pas sollicitée. L'étage de sortie ne perturbera pas l'étage d'entrée.

Je posterai tout une batteries de simulation dans divers mode d'utilisation.

Dans le schéma définitif, il faudra ajouter un réglage de l'offset différentiel et du centrage autour de 0V en sortie.

Bonjour Jacques
une fois encore bravo pour ces explorations hors des sentiers rebattus!

joël

[jsilvestre]

Du coté de la contre réaction : pas de CR globale. Il faut donc soigner chaque étage pour que chacun fasse un minimum de distorsion. Il y a évidemment des avantages... Le potentiomètre n'influera pas sur la stabilité du circuit global. S'il était pris dans une boucle de CR, cela en serait autrement.

C'est bien l'avantage de la contre réaction ou tout repose sur l'étage d'entrée, résistances tantale argent pour lui et du standard pour le reste du circuit. Par contre comme tout repose sur lui il ne faut pas lésiner!

joël

[jsilvestre]

Bonjour à tous,

J'utilise des potard à relais depuis longtemps avec un pas de -2dB. C'est largement suffisant en pratique. En 5 bits j'ai déjà les 60dB d'atténuation. Une autre manière de voir les choses : cela revient au même que découper la course de votre potard qui fait 3/4 de tour en 32 positions !
Le problème n'est pas d'ajouter des bits, c'est juste que plus il y a de Switch et resistances plus il y a de la distorsion.

Aussi pour répondre à Argo, j'ai 6mA à passer en continu sur chaque branche et il faut respecter la topologie et une impédance très basse. Il n'y a aucun potard numérique du genre pga sur le  marché répondant à ces critères (à ma connaissance).

L'architure du circuit d'amplification implique un potard sur mesure. Mais justement, le DIY est l'occasion de tester des sentiers peu ou pas usités.

Ca pourrait être intéressant de remplacer les relais par des Switch analogiques à faible distorsion. Pour moi le grand méchant loup c'est les glitchs de commutation des relais avec les rebonds en prime. J'ai plusieurs atténuateurs à relais de 13K dans d'autres réalisations DIY et ça fait pas beaucoup de bruit. Mais en courant je ne sais pas si ça va commuter sans faire de des trucs horribles dans le casque. Même avec l'algo de deglitch qui sera mis en oeuvre dans le logiciel.
Si ça marche pas je pourrai toujours mettre un potard à l'entrée du circuit et relier directement les deux étages. Mais le projet perdrait de sa saveur.

vu des glitchs courant ou tension devrait être assez équivalent, la loi d'ohm marche dans les 2 sens! Le risque pourrait venir si déséquilibre entre les courants des des branches. Cet offset va générer des sauts de tension à chaque commutation.

Du coup augmenter le nombre de bits va augmenter le nombre de commutations nécessaires pour passer d'un volume à un autre et du coup le risque de glitchs. Peut être gérable par un algorithme à pas variables proportionnels au saut de volume demandé?

Me semble que les puces de réglage de volume effectuent les commutations au zéro de tension mais avec des relais mécaniques il faut oublier! Peut être avec des interrupteurs en silicium genre opto mos bien plus rapides et sans rebonds à la fermeture? Mais dans le cadre de l'audio est ce une bonne idée, un autre grand méchant loup bien caché ailleurs?

joël

[jsilvestre]

Bonjour Jacques,

Je suis avec intérêt le développement de ton projet. Dés à présent une chose m(interpelle : le potentiomètre en courant! Est-ce que tu vas utiliser un simple potar de 1k monté en ajustable,auquel cas le courant de circulation risque de le détériorer à la longue au niveau du curseur (on a souvent dit ça au sujet du courant passant dans les potars et préconisé de couper la composante continue par un condo), ou est-ce que tu vas utiliser quelque chose de plus sophistiqué évitant ce problème?

Bonjour Christian,
la composante continue n’abîme pas le potentiomètre en elle même. La résistance de contact entre le curseur et la piste n'est pas constante et ces irrégularités créent un bruit lors du déplacement du curseur, des sauts de la valeur de cette résistance
Le bruit généré dépend de la tension ( ou courant, merci à la loi d'ohms!) dans le potentiomètre au moment du saut de résistance. Avec de la musique et un peu de chance les sauts arrivent lorsque la tension est nulle ou faible alors que si traîne une composante continue chaque variation de la résistance engendrera du bruit.

Et bien sûr le temps et l'encrassement de la piste résistive aggravent le problème!

Après bien sûr cela est en restant raisonnable sur le courant continu, sinon tout peut arriver!

joël

[jacquese]

Bonjour Christian,
la composante continue n’abîme pas le potentiomètre en elle même. La résistance de contact entre le curseur et la piste n'est pas constante et ces irrégularités créent un bruit lors du déplacement du curseur, des sauts de la valeur de cette résistance
Le bruit généré dépend de la tension ( ou courant, merci à la loi d'ohms!) dans le potentiomètre au moment du saut de résistance. Avec de la musique et un peu de chance les sauts arrivent lorsque la tension est nulle ou faible alors que si traîne une composante continue chaque variation de la résistance engendrera du bruit.

Et bien sûr le temps et l'encrassement de la piste résistive aggravent le problème!

Après bien sûr cela est en restant raisonnable sur le courant continu, sinon tout peut arriver!

joël

Bonjour Joel,
J'ai exactement la même analyse, c'est la commutation vis à vis du courant continue qui me fait peur. Toutefois, j'ai quand même un plan B, c'est de gardé la structure du potard comme sur le schéma mais de faire varier uniquement la résistance de shunt : là pas de continu donc mêmes conditions que mes précédents développement --> pas plus de bruit.

[JCB]

Bonjour Jacquèse,
Une idée de VCA pour une préamplification symétrique.[img][/img]
L'affaiblissement, peut atteindre 100dB, voir 120dB, par pas de 1v et une pente de 10dB/v.
[img][/img]
Simulé autour d'OPA134 (OPA2134 prévu en réel) la bande converte est supérieure à 1MHz quel que soit l'affaiblissement, et la THD maxi, inférieure à 2m% (0,002 %) sur une charge de 600 Ohms . Elle est typiquement de 0,0005% Le montage permet d'entrevoir un réglage de balance indépendant du volume.
En se creusant un peu, ce montage doit être adaptable à la topologie de ton montage.
Cordialement.
JCB

[Argo]

Bonjour

le problème de glitch est quasi insoluble en analogique. Il n'existe pas dans le cas d'un potentiomètre classique, dans la mesure où en théorie le nombre de positions d'atténuation est infini (ce qui n'est plus le cas lorsque la piste est endommagée, bien sûr, d'où les craquements audibles dans ces cas).
Plus le pas d'atténuation est important, plus le bruit de glitch sera audible. Et j'imagine que la présence d'une composante continue n'arrangera rien.
Pour le savoir, il faut aller au bout de son idée, on a hâte Jacquèse!

[jacquese]

Bonjour Jacquèse,
Une idée de VCA pour une préamplification symétrique.[img][/img]
L'affaiblissement, peut atteindre 100dB, voir 120dB, par pas de 1v et une pente de 10dB/v.
[img][/img]
Simulé autour d'OPA134 (OPA2134 prévu en réel) la bande converte est supérieure à 1MHz quel que soit l'affaiblissement, et la THD maxi, inférieure à 2m% (0,002 %) sur une charge de 600 Ohms . Elle est typiquement de 0,0005% Le montage permet d'entrevoir un réglage de balance indépendant du volume.
En se creusant un peu, ce montage doit être adaptable à la topologie de ton montage.
Cordialement.
JCB

Bonsoir JCB, à tous,
Circuit vraiment intéressant. Je suis bluffé par le niveau de distorsion.
Pendant les fêtes de Noël, je vais passer un peu de temps à comprendre le circuit et le simuler.
J'ai deux questions: les amplis notés -1G, quelles sont leur caractéristiques et enfin, à quoi servent les 4 transistors montées en diodes ? On pourrait pas les retirer et mettre moins de 1V pour le 4 générateur de tension continue ?
Bonne soirée.
Jacques

[jacquese]

Bonjour

le problème de glitch est quasi insoluble en analogique. Il n'existe pas dans le cas d'un potentiomètre classique, dans la mesure où en théorie le nombre de positions d'atténuation est infini (ce qui n'est plus le cas lorsque la piste est endommagée, bien sûr, d'où les craquements audibles dans ces cas).
Plus le pas d'atténuation est important, plus le bruit de glitch sera audible. Et j'imagine que la présence d'une composante continue n'arrangera rien.
Pour le savoir, il faut aller au bout de son idée, on a hâte Jacquèse!

PCB (pas JCB hein ! ) parti pour la fabrication