Le retour de la distorsion thermique

[jacquese]

Bonjour Joel,

Oui j'ai fait des mesures en utilisant des transistors différents un peu partout.

- Paire de NPN du bas : BC550B (Beta de 300) et BC560C (beta de 560)
- Paire PNP du haut : BC560C et BC557C
- Paire de JFET : 2SK241GR et 2SK241Y (modèles différents)

Résultat :
- Disto : H2 passe 0.0005% à 0.001%, H3 quasi inchangé,
- Bande passante : identique
- Slew rate : toujours 20ns, même forme sans accident
- réplication points de polarisation : même superposition à un petit décalage près.
- Distorsion thermique : même neutralisation
- offset : +150mV

la seul vraie victime c'est l'offset. Mais justement l'appairage doit être fait sur ce critère.

Autre simulation avec deux FET totalement différents : BF247C et 2SK241GR. H2 encore plus élevée (0.004%) et offset de 0.7V, mais là on est vraiment dans un cas bien pire que la dispersion dans le réel.

Donc circuit assez bien tolérant à la dispersion des composants.

En utilisant des transistors double appairés on doit obtenir un circuit très performant. Par exemple LSK489 pour les FET et SSM pour les bi-polaires.

Ce circuit va être la brique de base de mon DAC-Préampli-filtre deux voies. Etude de l'alim en cours et PCB à l'unité prévu pour construire différentes architectures câblées en l'air.
Jacques

[forr]

Bonjour Jacques,

Je reconnais un circuit de Taylor autour de J1 avec Q2-R2, Q4-R5, et Q1-R4, ce dernier transistor jouant le rôle de source de courant modulé.

http://www.tubecad.com/2004/blog0023.htm

Est-ce que le circuit démarre tout seul à la mise sous tension ?

[jacquese]

Bonjour forr et tous,

Je reconnais un circuit de Taylor autour de J1 avec Q2-R2, Q4-R5, et Q1-R4, ce dernier transistor jouant le rôle de source de courant modulé.
http://www.tubecad.com/2004/blog0023.htm

Et oui, un n-ième variation autour de ce circuit génial !
Le demi-circuit de droite n'a qu'un but : piloter de manière dynamique la consigne de courant de ce circuit de Taylor pour contrer la distorsion thermique de J1 et fixer l'offset de sortie à 0V.

Est-ce que le circuit démarre tout seul à la mise sous tension

Normalement oui. Je l'est simulé avec et sans l'option de calcul initial de la polarisation à T=0.

[jacquese]

Bonjour à tous,
Pour faire suite à ma dernière proposition de circuit contrant la distorsion thermique par compensation entre deux transistors identiques, j'ai réalisé une implémentation concrète avec les régulations d'alim intégrées sur le circuit :



Ca va servir de brique de base pour un PLLXO et une sortie de DAC R2R.

J'ai réalisé quelques mesures à l'oscillo avec une charge de 10K en sortie. Sortie sur canal A, géné sur Canal B et courbe violette = A-B.

Sinus 2V 1kHz :


Carré 2V 1KHz :


Sinus 2V 500KHz:


Suivi d'un signal rapide (temps de montée à l'entrée : 200ns)


Je vais essayer de faire des mesures de comparaison des points de polarisation et de puissance dissipée instantanée entre les deux FET. A la simulation j'obtiens des différences inférieures à 1mW à pleine échelle.

Jacques

[lamouette]

Voilà qui me rappelle une conversation téléphonique avec Gérard Perrot (il y a... 20 ans !?) à propos d'un moyen détourné pour contrer la distorsion thermique des transistors : le montage cascode.

Réduction de la tension Vce au transistor modulant, donc réduction de la puissance dissipée et donc diminution de la gigue en température. A la façon de Doug pour sa résistance de contre-réaction.

Détourné car souvent le cascode est mis en place pour éviter l'effet Miller réducteur de bande passante. Et on a souvent lu : amplis rapides = amplis musicaux. Et si ce n'était pas dû à la rapidité ? (un sinus de 20kHz à 40W, ce n'est que 3.14V/µs). Mais à la distorsion thermique réduite ?

Forr :
"Pour éradiquer cette distorsion (pas bien grosse quand même, il faut le reconnaître) ..."
Permets-moi de recopier un de mes écrits de début de fil :
je ne serais pas surpris qu'une fois analysée sur burst plutôt que sur sinus permanent, la distorsion d'enveloppe dépasse le 1%. Entendues les différences (subjectives ?) entre amplificateurs

Bien à vous, Jean-Marc.

Bonjour Jean-Marc

A mon avis il ne faut pas s'attendre à trouver des valeurs de distorsions aussi élevées. D'abord parce que si c'était le cas elle aurait déjà été mesurée depuis belle lurette et aussi parce qu'il faudrait tordre le cou au principe même de la contre réaction.

Toujours à mon avis il ne faut pas se focaliser sur l'aspect thermique de la distorsion thermique. Ce n'est qu'un cas particulier d'un phénomène plus global. A la racine on trouve une mauvaise interprétation de la théorie d'un système bouclé. L'efficacité de la contre réaction sur les non linéarités d'un étage est fonction du gain de l'étage précédent, donc elle ne peut rien pour l'étage d'entrée puisque par définition il n'y a pas d'étage avec du gain avant lui.
La fonction de transfert d'un semi conducteur dépend de la tension à ses bornes, du courant le traversant et de sa température. Ces valeurs déterminent un point de fonctionnement. En présence de musique ces valeurs évoluent dans le temps et le point de fonctionnement se déplace le long d'une courbe plus ou moins sinueuse.
Le gain de la boucle en réduisant l'amplitude du signal que doit gérer l'étage d'entrée réduit l'amplitude du déplacement du point de fonctionnement sur la courbe et donc ses non linéarités, un petit déplacement sur une courbe peut être assimilé à une droite.
L'idéal serait atteint avec un gain de boucle infini, le déplacement serait nul et la linéarité absolue. Mais l'infini et l'absolu n'étant définitivement pas pour nous, il nous faut se contenter d'un petit déplacement et d'une fonction de transfert quasi-linéaire dans une zone autour de ce point.
La musique n'est pas seule à déplacer ce point, les variations des tensions d'alimentations, des courants de polarisations, de la température le font aussi. Etant extérieures elles ne sont pas réduites par le gain de la boucle et arrive le moment où le déplacement qu'elles engendre devient supérieur à celui induit par la musique. La fonction de transfert évolue continuellement au rythme des variations extérieures en passant d'une zone de quasi-linéarité à une autre zone d'une autre quasi-linéarité. L'oreille s'adapte et rejette facilement une distorsion stable mais n'aime pas du tout une distorsion continuellement variable.

On peut, comme certains le font rejeter complètement la contre réaction, l'employer à petite dose ou bien faire en sorte que l'étage d'entrée soit d'une linéarité absolue et inconditionnelle quoi qu'il arrive.

C'est l'approche de Gérard Perrot avec une contre réaction locale sur l'étage d'entrée et une structure d'ampli limitant les injections de variations externes. C'était un premier pas, il est possible d'aller bien plus loin. J'en suis à un gain de boucle de 280dB et des variations extérieures limitées au bruit propre des composants, des nV et pA...

J'ai quelques mesures de phénomènes internes évoluants dans les nV/Hz donc totalement invisible à quelle que mesure ce soit effectuée en sortie de l'ampli mais bien audibles. Et d'autre définitivement non mesurables comme par exemple l'influence sur le rendu d'un condensateur de filtrage de la référence d'une alimentation. Essayé plusieurs technos, mkt mks polypro métallisé, à film métallique, papier huilé pour finir par un pet russe. Cités dans l'ordre de rendu sonore avec une nette préférence pour le dernier. Je n'ai même pas tenté d'entreprendre la moindre mesure, la tension est continue, complètement stable c'est une référence. Accessible à l'oreille uniquement!

Joël

Ici même des discussions très abouties ont déjà eu lieu et je trouve que ce message est un excellent compromis .
Honnêtement en toute bonne foi on ne peut pas nier la pertinence des travaux de Jacques Perrot, quasi tout le monde reconnait maintenant l'existence d'une forme de distorsion thermique potentielle des transistors .  Ce n'est pas lui qui l'a découverte , on voit bien que par intuition des concepteurs l'on combattue dans leur schéma sans l'avoir forcément caractérisée et mise en lumière comme Héphaistos. Hors audio elle était déjà combattue bien avant dans l'instrumentation de mesure de précision. Elle l'est toujours dans la conception des AOP.
C'est bien Héphaistos par ses brevets qui l'a démontrée et caractérisée.
 Héphaistos n'était pas  anti contre-réaction, il a juste mis en lumière les méfaits si mal utilisée et c'est pourtant encore d'actualité si on nie la possibilité de distorsion thermique , si on n'a pas compris ce que voulait dire Mr Perrot.  Il n'était pas non plus anti mesure de THD, il insistait sur l'erreur de ne penser qu'en terme de THD , nous en avons la preuve et bien des auditeurs le savent déjà depuis longtemps.
C'est toujours d'actualité.
Nous ferions mieux de nous consacrer  aux mesures alternatives qui existent , de comprendre comment fonctionne l'audition pour détecter des erreurs de fonctionnement que la THD ne détecte pas, d'avantage nous fier à notre audition pour évaluer, inventer des nouvelles manières de mesurer différentes formes de distorsion.