The Digora's amplifier. Part 1 : conception

» 21 Fév 2007 15:37

Bonjour à tous,

Après avoir comparé les avantages et inconvénients d'une trentaine de schémas d’amplificateurs :
http://perso.orange.fr/francis.audio2/C ... _part1.doc
http://perso.orange.fr/francis.audio2/C ... _part2.doc
http://perso.orange.fr/francis.audio2/C ... _part3.doc
il était temps de passer à la phase réalisation.

Ca tombe bien, Digora souhaite réaliser un amplificateur avec une structure mixte entre l’UGS (pour le premier étage) et la mienne (pour le deuxième et troisième étage).

Le schéma initial proposé par Digora est le suivant :
http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v0.pdf

Différentes variantes peuvent être imaginées à partir de cette configuration.

Etape 1 : Le bon choix de Q5.2/Q6.2
Les transistors SSM2210/2220 ont une Vce maximale de 40V.
Les BC550C/560C ont une Vce maximale de 45V.
Ces deux références ne sont donc pas adaptées à un montage qui doit supporter environ 60V.
Parmi les références possibles, il y a les 2SC1775A/2SA872A ou les 2SC2547/2SA1085 qui supportent 120V.
Les 2SC1775 sont avantagés par leur dégradé du spectre de distorsion tandis que les 2SC2547 présentent un bruit plus faible.
Sachant que ces transistors ne sont placés directement en entrée, nous avons choisis les 2SC1775 : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v1.gif
Le courant de repos de l’étage de sortie est égal à 120mA par transistor, ce qui correspond au point d’indifférence thermique.
Pour une tension de sortie Us=4Vc 1kHz sous 5.5ohm, la distorsion d’établit à H2/H1=-73dB et H3/H1=-72dB.

Etape 2 : Améliorer la linéarité
Le gain en boucle ouverte dépend essentiellement du rapport de la résistance de charge de Q52+Q7 sur R7.
Afin d’avoir un gain constant, il est nécessaire d’avoir une charge de Q52+Q7 constante. Un bon moyen de se rapprocher de cet objectif est d’intercaler un tampon Q20/Q21 entre l’étage amplificateur de tension et l’étage de sortie : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v2.gif
La méthode est très efficace puisque H2/H1 passe à -102dB et H3/H1 à -92dB.
En clair, la distorsion est diminuée d’un facteur 10 !

Etape 3 : Un VRAI cascode en entrée !
L’intérêt du cascode en entrée est de réduire la tension Vds des FET (ce qui est favorable du point de vue bruit) et de faire travailler ceux-ci à Vds constante.
De ce point de vue, on trouve généralement des faux cascodes : 8W de l’Audiophile, LFA50 d’Elektor, Mosquito de JMP, UGS de Nelson Pass…
Un vrai cascode, c’est ceci : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v3.gif
(b) On peut profiter de ce cascode pour linéariser l'étage d'entrée en rendant égale les résistances RV1 et RV2.
Le réglage du zéro en sortie est alors obtenu en ajustant R31.

Etape 4 : Plus de musicalité !
Les amplificateurs ayant un étage de sortie en boucle ouverte ont un comportement moins sensible à la charge et sont souvent plus musicaux.
Dans la pratique on peut prélever la contre-réaction globale sur les émetteurs des tampons Q20/Q21 : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v4.gif
Comme attendu, le prix à payer est une linéarité moins bonne avec H2/H1 qui augmente à -82dB et H3/H1 à -72dB.

Etape 5 : Encore plus de musicalité !
Le dégradé du spectre de distorsion n’est ici pas favorable puisque l’harmonique impaire H3 prédomine largement. Comme la distorsion vient en partie de l’étage de sortie, un moyen simple pour réduire H3 au profit de H2 consiste à augmenter le courant de repos.
Ainsi avec 3x180mA au lieu de 3x120mA, le dégradé H3/H2 passe de +10dB à -1dB.

Etape 6 : Un bel écrêtage !
La forme de l’écrêtage dépend beaucoup du rapport entre tension d’alimentation des premiers étages et tension d’alimentation de l’étage de sortie.
Afin d’avoir un « bel écrêtage », il est nécessaire que la tension d’alimentation des premiers étages soit inférieure à la tension d’alimentation de l’étage de sortie : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v6.gif
Grace à un écrêtage situé maintenant au niveau du deuxième étage, on notera un écrêtage plus doux, avec des plateaux arrondis : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_Ualim.gif

(a)Etape 7 : Améliorer la linéarité (suite)
Pour aller un peu plus loin en terme de distorsion, il faut linéariser la charge de Q3/Q4 en enlevant Q51/Q61 : http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v7.gif
Le gain est une diminution d'environ 3dB de H3. Par contre la stabilité thermique est un peu moins bonne.

(a)Etape 8 : Le bon choix des prédrivers Q7/Q8 et Q20/Q21
Les objectifs sont une puissance à dissiper d'environ 0,3W (ce qui élimine les boitiers TO92), un gain hFE constant (ce qui élimine les 2SD669/2SB649) et une faible capacité Cob (ce qui élimine les 2SC5171/2SA1930).
Pour cet usage les 2SC2911/2SA1209 de Sanyo sont remarquables.

(b)Etape 9 : Une bonne stabilité thermique !
Compte-tenu du choix effectué des Mosfet en sortie, le montage présente au départ une assez bonne stabilité thermique.
Pour aller plus loin, il est possible de rajouter un transistor (Q63 sur le schéma) qui compense l'influence de la température sur le deuxième étage Q7/Q8 et le tampon Q9/Q10 :
http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v9.gif

(c)Etape10 : dernière étape, une bonne stabilité sur charge complexe !
Parmi les différentes compensations en fréquence possibles, il a été choisi un filtre RC avec une coupure d'environ 150kHz à l'entrée du montage :
http://perso.orange.fr/francis.audio2/Digora_v10.gif

Pour en discuter.

Francis Brooke

(a)=Mise à jour du 12/03/2007
(b)=Mise à jour du 16/03/2007
(c)=Mise à jour du 29/04/2007

» 22 Fév 2007 16:24

Les grand esprit se rencontre, toute le monde a eu la même idée avec cet UGS : philby, digora, toi, moi.

Que se passe t'il en supprimant la paire de Sziklai (Q7 et Q8), avec le tampon je ne pense plus qu'elle soit necessaire.

Avec 35V, seulement 2 push-pull devrait être necessaire.

A essayer aussi en augmentant le voltage du cascode à 8V au lieu de 5V.

PS : impressionnant ce denon !

PSbis : est-ce que tu pourrais mettre les fichiers microcap (.cir) de tes schéma sur ton site svp, je passe un temps fou à tous les refaire ! :mdr:

» 22 Fév 2007 18:49

Bonjour,

gaff a écrit:Que se passe t'il en supprimant la paire de Sziklai (Q7 et Q8 ) , avec le tampon je ne pense plus qu'elle soit necessaire.

Je vais regarder...

gaff a écrit:est-ce que tu pourrais mettre les fichiers microcap (.cir) de tes schéma sur ton site svp

Quels sont les .cir qui t'intéressent en priorité ?

gaff a écrit:je passe un temps fou à tous les refaire !

J'imagine sans difficulté !

A bientôt.

Amicalement.

Francis Brooke

» 22 Fév 2007 19:14

Salut,

Joli, mais à part le miroir de courant comme liaison inter étages, je ne vois pas la nécessité de référencer l'ugs sur cette topologie

On en est très loin, vu la CR en courant et l'absence de CR croisée pour la supersymétrie.
C'est plus un Zenquito amélioré qu'autre chose, et il n'y a absolument rien de péjoratif dans mes propos

Le projet de Philby va nettement plus dans la direction de la série X de Pass. A tort ou à raison, l'avenir nous le dira

Mais bonne chance pour celui-ci, ça a l'air prometteur.

Amicalement,

François

» 22 Fév 2007 21:35

Bonjour,

gaff a écrit:Que se passe t'il en supprimant la paire de Sziklai (Q7 et Q8 ), avec le tampon je ne pense plus qu'elle soit necessaire.

J'ai vérifié : l'harmonique H3 devient prépondérante avec un ratio H3/H2 qui passe à +20 dB.
En clair, c'est pile ce que je cherche à éviter.

gaff a écrit:Avec 35V, seulement 2 push-pull devrait être necessaire.

Sur le principe, je suis d'accord.

gaff a écrit:A essayer aussi en augmentant le voltage du cascode à 8V au lieu de 5V.

J'ai pris 5V car c'est la valeur utilisée par Denon sur son PMA-S10II.
Le passage de 5 à 8V ne semble pas avoir d'effet significatif.

A+

Francis Brooke

» 24 Fév 2007 11:54

Flat a écrit:Salut,

Joli, mais à part le miroir de courant comme liaison inter étages, je ne vois pas la nécessité de référencer l'ugs sur cette topologie On en est très loin, vu la CR en courant et l'absence de CR croisée pour la supersymétrie.
C'est plus un Zenquito amélioré qu'autre chose, et il n'y a absolument rien de péjoratif dans mes propos Le projet de Philby va nettement plus dans la direction de la série X de Pass. A tort ou à raison, l'avenir nous le dira

Mais bonne chance pour celui-ci, ça a l'air prometteur.

Amicalement,

François

Salut

Une version en X est aussi possible ...

Je vais peut etre abuser ... mais, Francis tu peux simuler une version enX stp ( avec des 2SK389)

(PS) c'est une une version balanced que j'avais prévu à l'origine ... mais avec du compound, en entrée aussi

http://fulloc.free.fr/digora/amp/balanced.pdf ( manque la CR)
c'était là http://www.homecinema-fr.com/forum/view ... #170083928

» 24 Fév 2007 12:10

gaff a écrit:Avec 35V, seulement 2 push-pull devrait être necessaire.

Pour 8R oui, pas moin

» 24 Fév 2007 17:00

http://www.ne.jp/asahi/evo/amp/J200K1529/report.htm
http://www.diyzone.net/article.php?sid=350

2SC1775A 2SA872A ( ce sont ceux du montre ... leur prix a augmenté non ?)

Les 2SA970 / 2sc2240 sont pas mal aussi

» 24 Fév 2007 22:10

Bonjour François,

Flat a écrit:Le projet de Philby va nettement plus dans la direction de la série X de Pass.

Tu peux redonner un lien vers le chéma de Philby ?

A+

Francis Brooke

» 24 Fév 2007 22:17

C'est là :

http://www.homecinema-fr.com/forum/view ... start=1035

Pour choisir entre 2 bias ca serrait pas mal un truk comme ca :

http://www.homecinema-fr.com/forum/view ... #169821805

» 24 Fév 2007 23:46

L'ampli en X donnerait ca :

http://fulloc.free.fr/digora/amp/XAMP.pdf

Je n'ai pas encore tout modelisé, comme la source de courant des cascodes, on pourrait utiliser des 2SK30 en générateur pour toutes les cascodes non ?

» 25 Fév 2007 1:34

Vi pour la version Xée, mais if faut abandonner la CR en courant du premier schéma... Le choix est ardu...

» 25 Fév 2007 12:41

On garde la cr en courant pour le "simple" et on prend le X de PASS pour la version Symetrique ...

Même si on pourrait tout aussi garder la cr en courant pour le symetrique

suffis de changer un peu le systeme de R entre les Jfet pour accepter la CR

Il faut aussi voir si on prend une CR global ou si on sort l'étage de sortie de la CR comme l'a fait Francis

"Le choix est ardu..." effectivement

» 25 Fév 2007 13:05

2sa1349
2SC3381

même boitier que les 2SK389 et ils supportent 80V

POur coupler le tout thermiquement c'est pas mal

http://fulloc.free.fr/digora/sch_web/dynahi2.gif

http://www.borbelyaudio.com/adobe/servo50.pdf 2sa1349 + 2SC3381 ou 2SC1775 2SA872

» 25 Fév 2007 13:35

Francis les 2N3440 / 2N5416, on ne devrait pas monter leur courrant de repos ?

10mA c'est un minimum d'apres ce que j'ai pu comprendre ( JFG, ALSIDO...)