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Le "FastTrack 50W" ... LM3886+AOP en config Compound

Message » 13 Avr 2014 15:45

Hello,

J’ai initialisé il y a déjà pas mal de temps un projet d’ampli conçu autour d’une puce LM3886.
A l’origine le projet s’appelait Fastback et utilisait un TDA. Je n’ai jamais réussi à aller au bout de l’aventure à cause de problèmes de stabilité.

A la différence des projets traditionnels, celui-ci s’accompagne d’un AOP.
Ce projet n’a rien à voir avec le fameux « MyRef » que l’on trouve sur Diyaudio.
Plutôt qu’un long discours en voici le schéma de principe.
Image


En résumé :
Ce schéma s’appelle un compound. Il comprend 2 contre réactions locales (à l’AOP et au LM33886) et une contre-réaction globale.

Explications sur ce type de montage : page 72
http://www.ti.com/lit/an/sboa092a/sboa092a.pdf

Dernièrement j’ai bricolé un PCB ou j’ai éffectué ce schéma. Le bon point c’est que ca n’est pas parti en fumée. Cependant la stabilité du schéma n’est pas bonne.

Mes tests de stabilité consistent à envoyer un signal carré de 1khz / 10khz dans l’ampli et d’observer le signal en sortie (charge purement résistive 6.8Ohms) – pour des tensions de sortie de 0V au MAX (+/-30V)
Actuellement au-dela de +15/-15V une instabilité apparait sur le signal carré.

J’ai bien lu le site Diyaudo ou le concepteur mentionne que la stabilité du système a été assez compliquée à obtenir. J’ai déjà tenté des dizaines de configurations en terme de gain d’AOP et gain de LM3886. J’ai tenté des compensations sur AOP, sur la CR globale, sur le LM3886, mais je n’arrive jamais à obtenir un système stable (et je ne parle pas de tests sur charge capacitive.)
J’ai essayé des compensations avec des condos de petites tailles 2.2p – 100pf. Il est a noter que mes tests ont été fait avec des condos de type céramique (merdique) ou certains de type X7R. Lorsque j’ai acheté quelques céramiques multicouches, le système réagissait mieux.

Mon souci c’est que les analyses avec les simulateurs n’apportent rien…
Selon les simulateurs (TINA, ou LTspice), le diagramme de bode et le diagramme de nyquist montrent un système stable.
Mon graphique est a droite du point (-1,0)

Voilà les graphiques associés :
Courbe verte : sortie de l’ampli.
Courbe rouge sortie de l’AOP.
Image

Image

ALORS Je SAIS, la théorie et la pratique ça fait 2.
Comme mon circuit est actuellement très « bricolé » et pourrait être à l’origine des instabilités. j’envisage de faire un nouveau PCB tout beau.

Cependant je vais avoir besoin d’aide pour :
1. Comment procéder pour stabiliser un ampli de ce type ? (dans la vraie vie)
2. Quels types de condos choisir pour les compensations ? (pendant la phase de mise au point)
3. Des idées sur le futur schéma ?
4. Choix de l’AOP ? (actuellement LME49720)


Des Questions ??? des commentaires ??? je vous écoute 8-)

Je poste plus tard le PCB envisagé ...

Cordialement Gilles.
Dernière édition par Yuli_35 le 24 Mai 2014 19:48, édité 3 fois.
Yuli_35
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Message par Google » 13 Avr 2014 15:45

Publicite

 
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Message » 13 Avr 2014 16:05

Quel plaisir de te relire Gilles ! Je ne pourrai pas t'aider sur ce projet mais je vais suivre car toujours didactique.
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Message » 13 Avr 2014 16:38

Bonjour,

En enlevant R8 ( 30 k) , plus conforme au schéma page 72 sur le lien, est-ce stable?

crd
jimbee
 
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Message » 13 Avr 2014 17:53

Hello Gilles,

c'est une instabilité entretenue ? ou un dépassement sur carré ?
si elle est entretenue ,de quelle fréquence ?

je n'ai pas suivi le diagramme de Bode,à quoi correspond la courbe verte ?

le gain en boucle ouverte du LM3886
Image

Image
thierry38efd
 
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Message » 13 Avr 2014 18:00

jimbee a écrit:Bonjour,

En enlevant R8 ( 30 k) , plus conforme au schéma page 72 sur le lien, est-ce stable?

crd


Bonjour Jim,

C'est la première chose que j'avais tester sur le TDA, mais il est vrai que je ne l'ai pas redenouveau testé sur le LM3886.
J'essaye ce soir avec plusieurs valeurs type 47pf ou 100pf ... on verra bien.
jE VIENS DE REGARDER A LA SIMUL ET AVEC 100PF ca a l'air nickel - y compris sur charges capacitives.

Je vais faire un petit tableau pour lister les différents tests déjà effectués.
Il est a noter que j'ai testé différentes valeurs de CR sur le LM3886 en allant d'un gain de 12dB à 27dB.... cela ne change pas grand chose sur la stabilité.

A suivre....
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Message » 13 Avr 2014 18:05

Salut thierry,

C'est une instabilité entretenue. pas un simple dépassement. Le palier supérieur du carré n'est plus un pallier 8-(... Je fais des mesures ce soir ..; donc je poste la tronche du truc.
Les fréquences observées sont hyper élevées plusieurs centaines de Khz.

La courbe verte c'est le gain de l'ampli global (ensemble avec l'AOP et les 3 CR ) ou sa phase. Il est a noter que les modèles spices des LM3886 et AOPs sont approximatifs (sans compter le PCB ...)


Cdlt Gilles.
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Message » 13 Avr 2014 18:31

As-tu éssayé une cellule de Boucherot,cela permet de casser la ligne de transmission.
sur un ampli fait maison,j'avais 3Mhz (3-4Vrms),le placement du RC 100nF+10 Ohms a résolu le souci.

Image
thierry38efd
 
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Message » 14 Avr 2014 9:25

Hello a tous,


Avant de commencer a parler de ce que j’ai obtenu je vais vous mettre le schéma de mon ampli, avec les valeurs actuelles . Thierry comme tu peux le voir , j’avais déjà en sortie d’ampli un 10R +100nf (cellule de boucherot).
Dans le datasheet du LM3886 ils préconisent même une cellule de boucherot avec 2.7 Ohms+100nf.

Par contre je n’ai pas mis de Resistance//self (je ne fais pas encore de mesures sur charge capacitive)
On pourra constater que j’ai mis un filtre en entrée assez puissant (1kohm+1nf)

Image

1. Test avec C2=100pF sur la CR de l’AOP.
2. Test avec C2=150pF sur la CR de l’AOP.

Dans les 2 cas,l’ampli démare sans problème. Offset en sortie d’ampli inférieur a 5mV.
Su signal carré de 1k ou 10khz, tout se passe bien a faibles puissances.
Dès que le niveau de sortie dépasse les 30-40VPP (30W -50W)… On part en oscillations entretenues.
Alors je coupe au plus vite l’alim de l’ampli (normal !!!)

Graphique 1 : Signal carré faible puissance (10khz)

Image


Graphique 2 : Oscillations Auto entretenue.

Image

Note : Lorsque je mets une un gain précis sur la CR de l’AOp, les oscillation ne sont pas auto-entretenues ; en clair si je baisse le niveau du signal d’entrée tout rentre dans l’ordre.

En relisant le data sheet du LM3886, il préconisent de mettre un 220p entre les entrées du LM3886 (réduit le gain den hautes fréquences – pour éviter les oscillations « saturations » des transistors de sortie. Cela supprime aussi le bruit electromagnétique des alims a découpages des lampes fluocompacts).

Tests de ce soir (sauf si vous avez d'autres idées) :
Je vais coller un 220p en entrée du LM3886 (ce soir) .
je vais quand même tester avec un 47p sur l'AOP tout seul (on ne sait jamais).

Gilles.
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Message » 14 Avr 2014 10:03

"Tests de ce soir (sauf si vous avez d'autres idées) :
Je vais coller un 220p en entrée du LM3886 (ce soir) ."

Une 1kO série à l'entrée+ du LM3886....
une charge type 10kO en sortie du premier aop. (?... pour voir)

crd
jimbee
 
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Message » 14 Avr 2014 10:38

Salut Jim,

Tu proposes de mettre une 1ko entre la sortie de l'AOp et l'entrée du LM (non inverseuse.) - ok pas de problème
Je suppose que je ne mets pas le 220pf entre les entrées du LM3886.

Quel est le role de cette résistance ? a faire un petit filtre avec la capacité interne du LM3886 ? ou autre faire débiter plus de courant a l'AOP ?

J'ai vu ca : vous en pensez quoi ?
http://tangentsoft.net/audio/opamp-bias.html


Cheers gilles.
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Message » 15 Avr 2014 11:57

Bonjour à tous,

Hier soir j’ai fait des tests
Modifs importantes :
1. Ajout de la résistance de 1kOhm entre AOP en entrée du LM3886.
2. Réduction du gain global de l’ampli (x23 = 27dB)

En clair le schéma de l’ampli ressemblait a ca hier soir :
Image

Test 1 : R8 = « rien » : C5 =150pF - Instable sur signal carré (auto-entretenu)
Test 2 : R8 = « rien » : C5 =47pF - Instable sans signal en entrée (2Mhz)
Test 3 : R8 = « rien » : C5 =47pF : 47pf en parallèle de R12 - Instable sans signal en entrée (2Mhz)
Test 4 : R8 = 33k : C5 =330pF - instable sur gros signaux - mais mieux qu’avant (signal ok jusqu’à 35VPP)
Test 5 : R8 = 33k : C5 =470pF - instable sur gros signaux - mais mieux qu’avant (signal ok jusqu’à 40VPP)
Test 6 : R8 = « rien » : C5 =470pF - Instable su signal carré (auto-entretenu)
Test 7 : R8 = 47k : C5 =1nF - stable y compris sur charge capacitive ! Offset = 2mV !!!

Remplacement du LME49720 par un LME49860.
Test 8 : R8 = 47k : C5 =1nF -LME49860 stable y compris sur charge capacitive ! mais offset = 15mV


Conclusions sur ces tests :
1. Les tentatives de compensation sur la CR globale ou LM3886 ont été infructueuses et amènent des instabilités même sans signal en entrée (oscillation aux alentours de 2Mhz)
2. Les Compensation de l’AOP sans mettre une Résistance (R8) = echec (instable sans signal en entrée ou instable sur signal carré avec 20VPP en sortie)
3. La compensation actuelle nécessaire sur l’AOP est de 1nf !!!! C’est énorme.


Ce que je dois encore tester :
Ajouter un 220p en entrée du LM3886

Si vous avez des idées pour tester des choses …. Je suis plus qu’ à l’écoute 8-)
Yuli_35
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Message » 15 Avr 2014 13:09

Bonjour,

As tu deja testé ce schéma de Bob Cordell ?
http://1drv.ms/1hQM6FD

Merci
R.C.
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Message » 15 Avr 2014 14:14

Salut Ciu,

Non je n'ai jamais testé.
Par contre j'ai testé à la simulation pas mal de schémas. y compris des trucs comme ca :
Image

Aop en inverseur et LM3886 en inverseur le tout rebouclé comme le fast track.

Le montage de Bob cordell, est bien pour ce qui est des Condos ... encore qu'il en reste encore.
Mais coté disto ... ou CMRR, ou bruit etc, je ne vois pas ce que ca apporte.
A ce niveau là il faut comparer un condo avec la mise en place d'un AOP et de tout ce qui va avec (Alim, etc..).
Si il n'y a pas d'autre gain que de virer les condos, pour moi cela n'est pas "Délirant".

Le Schéma que je tente de mettre au point a en théorie beaucoup d'avantages, par contre il est compliqué a mettre au point.
Les gros avantage du circuit sur lequel je travail est d'utiliser la réserve de gain de l'AOP pour corriger le comportement du Lm3886.
ainsi on a le niveau de bruit de l'AOP, un CMRR comme celui de l'AOP et une disto nettement améliorée par rapport au LM3886 ... et j'oubliais un offset comme l'AOp ce qui permet de se passer des Condos dans les CR pour le DC blocking.

ce que j'essaye de faire se rapproche du projet de Mauro penasa :
http://www.diyaudio.com/forums/chip-amp ... rev-c.html

Cdlt Gilles.
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Message » 15 Avr 2014 19:23

Bonjour,

Dans quelques schemas que je regardais, l'ampli de sortie(OPA549) à un gain souvent proche de 3 (incompatible lm3886)
Pourquoi ne pas considerer l'AOP (OPA445 ou LME49810) comme seul ampli de gain, et de prendre un TDA7293 en mode esclave (gain 1)
Panson, sur DIYaudio a presenté son montage avec LME il y a deja des mois, et depuis plus de nouvelles...
Les Rev.C de Mauro Pensa sont deja vendus chez les chinois de I Bé, pour 3 kopecks

R.C.
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Message » 15 Avr 2014 19:38

Hello,

une capa en // sur r11 genre 47-100pF (ou un RC) pour créer un pôle dominant.
cela permet de couper le gain avant la rotation de 140° en BO.
edit:je crois que c'est le test 3 que tu as fait avec 47pF sur r12 (r11).

1nF avec 1K---->coupure à 159Khz,cela reste une valeur normale pour un pole à -6dB
on ne trouve pas le gain/fréquence du LME dans la datasheet.Etonnant.

et en chargeant la sortie du LME avec 2K à la masse ?

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