Amplis_dérivés d'ACT

[maxidcx]

Bonjour! là je suis sur mon lieu de vacances, donc fer à souder rangé pour 3 semaines, mais avant de partir j'ai retouché encore un peu Rlim, 5k6//5k6//3k7 donc 1550, ce qui donne maintenant un front montant à priori parfait, et il n'y a plus d'overshoot sur la pin 6!

J'ai pu remonté un ensemble dual mono et réécouter quelques morceaux. tout cela est vraiment très bon

Jean Claude je relis les posts ci dessus que tu as pu completer. la modification de rlim a peu d'importance sur la réponse de l'ensemble, mais il me semble qu'elle à une grosse importance sur la réponse de la pin 6. Lorsque j'avais les premiers réseau de 10k//12pf/499 et 2k8/680, il y a avait un overshoot sévère de 40% et ça se traduisait par une réponse sur la pin 6 en forme de cloche ou plus exactement un passe bas avec un coef de surtension Q très elevé.

Avec les nouvelles valeurs 10k//22pf/499 et 1k63 ça c'est amélioré, l'overshoot tombant à 5% environ.
maintennant avec RLim à 1k55, il n'y a plus d'overshoot, et le créneau n'a plus de décrochement.
donc RLim (ou la combinaison RLim/680) à quand même une influence non négligable sur le comportement de l'ensemble .

dit autrement, si je change l'alim 45V par une 63V, il faut passer RLim à disons 2k6 et je vais immanquablement récupéré l'overshoot...

[J-C.B]

mais il me semble qu'elle à une grosse importance sur la réponse de la pin 6.

Je crois t'avoir indiqué, mais en sinus, que Rlim s'optimise afin qu'il n'y ait plus de déchirure du signal en pin 6. En rectangulaire, il en va tout autrement. L'overshoot est du à la capa // Rlim. Tant qu'il ne se reporte pas en sortie, il n'y a aucune raison de l'annuler totalement. D'autant que c'est au détriment de la dynamique de sortie. Une valeur faible de Rlim, fait perdre en dynamique de sortie. Comme d'hab, tout est question de compromis.

RLim (ou la combinaison RLim/680) à quand même une influence non négligable sur le comportement de l'ensemble

Bien sur,
elle limite le gain de l'étage de puissance, afin d'éviter le repli de CR lors d'une saturation.

dit autrement, si je change l'alim 45V par une 63V, il faut passer RLim à disons 2k6 et je vais immanquablement récupéré l'overshoot...

Si tu veux continuer à procéder à partir d'un signal réctangulaire et éliminer le léger overshoot en pin 6 tu feras comme tu l'as fait pour l'alim de 45v, tu réduiras un peu Rlim.

Bonnes vacances.

[maxidcx]

Hello!
Dans la perspective de faire une étude plus détaillée du module ACT, j'ai pris un peu de temps pour faire du "reverse engineering" du model Spice de l'AD844:


l’objectif c'est de dissocier l'étage de sortie de la partie "ampli op", je me demande avant quel pôle couper le signal pour isoler le buffer, peut etre juste après le pole dominant donc en entrée de G4 ?

[J-C.B]

Salut Maxi...,
D'ou tiens tu ce schéma ?
Bizarre les valeurs de R3,R4. 300k pour ce type de structure différentielle, ça fait beaucoup non?

[maxidcx]

Salut Jean Claude,
j'ai reproduit le schéma moi même à partir de la netlsit spice du fichier Analog Device
oui je trouvais les 300k élevées aussi mais si tu regardes le modèle des transistors QP et QN, ils ont un "bf" (gain je crois) de 1e09 alors...
ce qui m'interpelle c'est aussi les resistances de 30ohms entre les alims et la sortie (27)
la netlist que j'obtiens avec ce schéma est exactement la même que celle du fichier de Analog Device, donc le schéma doit être bon... je revérifierai quand même et il faut que je fasse quelques tests AC et DC pour voir

[androuski]

j'ai reproduit le schéma moi même à partir de la netlsit spice du fichier Analog Device

C'est là qu'on comprend à quel point il est atteint

[maxidcx]

c'est juste une forme de gymnastique intellectuelle nécessaire à mon équilibre

voici le code source pour info

Code: Tout sélectionner

.SUBCKT AD844S 1 2 99 50 28 12
*
* INPUT STAGE
*
R1   99  8     1E3
R2   10 50     1E3
V1   99  9     6.6
D1   9   8     DX
V2   11 50     6.6
D2   10 11     DX
I1   99  5     200E-6
I2   4  50     200E-6
Q1   50  3  5  QP
Q2   99  3  4  QN
Q3   8   6 30  QN
Q4   10  7 30  QP
R3   5   6     300E3
R4   4   7     300E3
C1   99  6     8.8E-15
C2   50  7     8.8E-15
*
* INPUT ERROR SOURCES
*
GB1  99  1     POLY(1)  1  22  400E-9  150E-9
GB2  99 30     POLY(1)  1  22  450E-9  160E-9
VOS  3   1     300E-6
LS1  30  2     1E-8
CS1  99  2     1E-12
CS2  50  2     1E-12
*
EREF 97  0     22  0  1
*
* GAIN STAGE & DOMINANT POLE
*
R5   12 97     2.2E6
C3   12 97     5.5E-12
G1   97 12     99  8  1E-3
G2   12 97     10 50  1E-3
V3   99 13     5.3
V4   14 50     5.3
D3   12 13     DX
D4   14 12     DX
*
* POLE AT 70 MHZ
*
R8  17 97     1E6
C4  17 97     3.18E-15
G4  97 17     12 22  1E-6
*
* POLE AT 300 MHZ
*
R12 21 97     1E6
C8  21 97     0.318E-15
G8  97 21     17 22  1E-6
*
* OUTPUT STAGE
*
ISY 99 50     6.1E-3
R13 22 99     16.7E3
R14 22 50     16.7E3
R15 27 99     30
R16 27 50     30
L2  27 28     6E-8
G9  25 50     21 27  33.33E-3
G10 26 50     27 21  33.33E-3
G11 27 99     99 21  33.33E-3
G12 50 27     21 50  33.33E-3
V5  23 27     0.5
V6  27 24     0.5
D5  21 23     DX
D6  24 21     DX
D7  99 25     DX
D8  99 26     DX
D9  50 25     DY
D10 50 26     DY
*
* MODELS USED
*
.MODEL QN   NPN(BF=1E9 IS=1E-15)
.MODEL QP   PNP(BF=1E9 IS=1E-15)
.MODEL DX   D(IS=1E-15)
.MODEL DY   D(IS=1E-15 BV=50)
.ENDS

[maxidcx]

Bonjour !
je profite des vacances pour relire quelques papiers, et notamment celui de Analog Device, sur le Alexander-current-feedback:
http://www.analog.com/media/en/technica ... 4AN211.pdf

C'est très utile pour comprendre le fonctionement de l'ACT, le principe étant assez similaire (figure 2 du document).
il y a importante différence sur le câblage du feedback de l'ampli OP (patte In-), qui dans le cas de l'ACT est fait sur une boucle Externe, dans le but de corriger les erreurs de l’étage de sortie (diamond buffer+miroir+Mos), et qui lui donne le caractère "composite".
De fait il y a une seule compensation (Cc1+Cc2) qui est repiquée différement .
Il y a aussi quelques diodes autour du miroir (D2-D5) qui joueraient un rôle important pour le recovery du clipping...

Pour revenir à l'ACT, en fait nous avons une première section d'amplification (comme déjà présenté par JCB sur les schémas explosés en pages précédente), qui à une certaine réponse, basée sur les résistance autour de la sortie patte 6 et le gain du miroir/mosfet, Et une seconde réponse liée à la partie amont de l'AD844 avec son étage de gain transconductance de 95db et le reseau de feedback autour de In-

Je replonge dans ces éléments car il n'est toujours pas clair pour moi comment la resistance rlim et la 680 ohms doivent être calculées en fonction de la tension d'alim, tout en garantissant une réponse transitoire parfaite et comment cela affecte la stabilté (et la réponse) de l'ensemble composite.

Pourrait on définir une caractéristique "idéale" pour l'étage de puissance, exemple DC gain 4, BW = 1mhz, slewrate xV/us, ce qui permet de fixer 680+Rlim+miroir, et ensuite une réponse finale pour calibrer les valeurs autour de In- ... Help!

En tout cas voila une lecture indispensable pour ceux qui s'intéressent à l'ACT !

[J-C.B]

Salut Maxidcx,
Et si tu considérais que le Pin6 est une entrée, similaire à celle du Pin2 et, vis à vis de l'étage de sortie conventionnel de l'AD, le Pin5 comme similaire à celle du Pin3 ?

Pourrait on définir une caractéristique "idéale" pour l'étage de puissance,

Tu peux toujours l'idéaliser, mais cela n'est pas conforme à la vocation de l'ACT qui est de pouvoir être suivi par de nombreux types d'étages de puissances.

[maxidcx]

Bonjour!

bah pour l'instant je préfère analyser l'ensemble en découplant les 2 parties de l'AD844, avec mon nouveau modèle.


d'ailleurs je viens de faire quelques simulations en utilisant seulement l'étage de sortie (donc en injectant le signal sur l'entrée du diamondbuffer directement, sans le gain de l'étage d'entrée de l'AD844), et en ajoutant des transitors BJT avec leur resistance de commande, comme tu avais présenté. En choisissant bien le bias et la fameuse resistance par exemple 3.9ohm pour avoir un leger bias des bjt (quelques ma de classe AB), on obtient une meilleure linéarité avec une disto de cet étage 10 fois moins importante...
je pensais que les mosfets lateral seraient meilleurs pour les premiers wats et en fait il sont juste bon comme pre-driver

Certe le mode composite vient corriger tout cela mais si on veux être puriste il ya quelques chose d'intéressant avec cette combinaison. (Mais les Lateral mosfet sont quand même un peu luxueux et surdimensionnés pour juste servir de driver)

[J-C.B]

bah pour l'instant je préfère analyser l'ensemble en découplant les 2 parties de l'AD844, avec mon nouveau modèle.

Je ne tente que de t'aider en te montrant que l'étage diamant peut être réversible.

je pensais que les mosfets lateral seraient meilleurs pour les premiers wats et en fait il sont juste bon comme pre-driver

Je ne partage pas cet avis. Certes, il est possible d'en utiliser d'autres, mais leur rôle aux puissances faibles est prépondérant.
Pour la petite histoire, à l'origine, je voulais réaliser un classe S. Il s'est avéré que le résultat, n'a pas été à la mesure de mes attentes, et que je n'ai pas cherché d'autres mos, d'autant que j'avais ceux la sous le coude.

on obtient une meilleure linéarité avec une disto de cet étage 10 fois moins importante...

Pour ma part, sur MC.. j'utilise la possibilité qu'offre ce soft à incrémenter les valeurs des éléments, et cela ne m'a pas échappé. 3,92 Ohms (Valeur typique E92) est effectivement une valeur qui est un bon compromis. Elle permet au Mos de conserver le contrôle de l'équilibre thermique de l'étage de puissance , sans donc risquer l'emballement thermique des bipolaires.


En clair (rouge et bleu ) l'action des mos, en foncé celui des bipolaires, en noir l'action résultante.
Le seul intérêt, bénéficier de la facilité de bias des mos, de leur caractéristiques thermiques en évitant la multiplication de leurs forts courant de repos lors de la réalisation d'amplis de fortes puissances.
A tout prendre dans ce cas je préfère nettement utiliser des étages de puissance tout Bjt.

Une autre forme d'ACT nommé ACT_2 utilisé, en tant qu'appli possible, dans un ampli casque de gain 12dB et capable de supporter tous types de casques ( 8 Ohms à 600 ou plus encore)

Capable de délivrer une douzaine de Watts/8 Ohms, alimenté en +/-22v, Son alimentation portée à +/-30v, lui permet de dépasser 25w de puissance

Autre Appli, un ampli capable de délivrer une puissance de 200w/8 Ohms et protégé en intensité avec module de Visu


Enfin, pour le fun, la précédente appli, mais dotée d'un limiteur de puissance dissipée par les semi-conducteurs ( les Bjt principalement) afin qu'ils restent cantonnés dans leur aire de sécurité.

[maxidcx]

Bonsoir!
Merci Jean Claude pour ce partage d'information très intéressant et utile le nouvel arrangement des transistors driver apporte un gain substantiel! la contre partie c'est que le miroir est exposé à une excursion de tension plus large. à méditer quelques nuits.
Avec une telle qualité de l'étage en courant, on aurait presque envie d'utiliser l'étage de gain à transconductance un peux autrement.
par exemple, il serait peut être meilleur d'avoir un gain de boucle constant jusqu'à 20khz, en abaissant le gain de l'étage de sortie par une resistance (à la masse ou vers pin 6) de 100k en sortie des drivers MJE pour dériver une partie du courant, et une 1meg sur Tz pour décaller le roll off et avoir un NFB plat. de cette façon la réponse harmonique ou tim serait plus homogène sur tout la bande audible?

le SOA c'est pas mal comme concept. un peu lourd quand même, ou alors en module piggyback optionel
je me trompe ou Q22/q23 sont utilisés en convertisseurs log le reste est assez sioux, ca doit faire mutiplicateur UxI en final

c'est vrai quand utilisant des BJT, la sensibilité aux sur-intensités est plus grande qu'en exposant simplement le mosfet avec sa Rds, d'ou l'interret d'une protection... à méditer aussi.

l'autre avantage du combo latmos+bjt, c'est le faible écart de tension entre le rail d'alim et la commande de gate, dou la capacité de monter à 200W au lieu de 150W avec simplement des dual-die. et puis il suffit de rajouter 2 ou 4 chip pour tenir 4 ou 2 ohms sans surchauffe au repos...

bien bien... merci encore, il va falloir faire le tri et prendre des décisions sur la suite

ps: dans tout ca il me reste encore une grosse interrogation concernant l'impact des alimentations sur la sonorité, dans les graves et les aigues... j'avais constaté que l'impédance de l'alim à un impact impressionnant sur les aigues, d'ou l'interret d'ajouter par exemple de gros SCR 250V de 3-10u sur les rails en bypass. par contre concernant les basses c'est toujours le casse tête, on a toujours l'impression que les Class-D ont plus de slam... s'il y a des idées je suis preneur

[J-C.B]

le SOA c'est pas mal comme concept. un peu lourd quand même, ou alors en module piggyback optionel

Je ne l'entrevois pas autrement.

Q22/q23 sont utilisés en convertisseurs log

Pas vraiment. Ils permettent de compenser les Vbe de Q24,25 afin que ces derniers génèrent au mieux possible, un courant à l'image de celui qui traverse l'étage de puissance. Tu peux considérer Q22,23 comme des éléments de polarisation de Q24,25
Les paires différentielles, sont soumises à la différence de tensions aux bornes des semi conducteurs de puissance ( à la tension des résistances d'émetteurs des BJT prêt).

ca doit faire mutiplicateur UxI en final

Bingo.

Ma première idée était d'utiliser des multiplicateurs intégrés. Trop chers, j'ai préféré créer ce circuit dont le prix de revient est celui d'une poignée de clous usagés.
A ma connaissance, le premier a avoir intégré un tel dispositif de protection dans ses amplis, est Thierry Penot, de la défunte société E2A. En démo, il chargeait l'ampli par des électrodes de soudure à l'arc et effectuait de petites soudures. L'ampli tenait malgré ces tortures.
Comme tout systèmes de protection des éléments de puissance, il est nécessaire de le jumeler à une protection thermique, et assurer à la conception une convection correcte des semi conducteurs.
Dans un ensemble amplificateur, il est fréquent que les divers dispositifs de sécurité, soient plus gourmands en composants que l'amplificateur proprement dit.

dans tout ca il me reste encore une grosse interrogation concernant l'impact des alimentations sur la sonorité, dans les graves et les aigues

C'est le coeur énergétique de tout ampli. Ce que l'on appelle amplificateur n'est en fait qu'un modulateur de l'énergie que peut fournir une alimentation.

[maxidcx]

Bonsoir, Jean Claude, peux tu stp communiquer les courbes cibles pour Vout (amplitude et f-3) ainsi que l'open loop gain pour la version 63V avec juste deux latéral et la config ACT1 et en injectant le signal sur pin 5 au lieu de in+ (en deconectant le feedback 20k/1k bien sur) stp ? et idéalement aussi celle avec la contre réaction in- en mode composite avec signal sur in+
j'ai besoin de comprendre l'interaction entre le mode CFA traditionnel utilisant l'étage de sortie diamant et ce qui se passe quand on ajoute la boucle de contre réaction externe (in- de l'AD)... j'ai mes propres simulations et je voudrais comparer.
une de mes première interrogation est comment on doit cibler la contre réaction globale par rapport à celle crée par la pin 6, pour que l'ensemble soit optimal tout en dégageant 60° de pm mini
merci

[J-C.B]

Simulation MC9 ->
In+,In- (Pin2 et 3)à la masse,
Tension d'alim +/-72v
Le générateur appliqué en pin5,
Gain 15,7dB; F-3=345kHz; Réserve de phase=86°
THD=0.04% / Vin=1v à 1kHz / Charge R=5 Ohms