Le schéma pour commencer :
http://psykok.homelinux.org/diy/UP/UPSchemas.pdfPremière page, la partie ampli :Rien de transcendant là-dedans. C'est un ampli en pont, qui donnera ses meilleures performances lorsqu'il est attaqué en symétrique (SuSy oblige). On retrouve l'ugs au coeur du montage, et qui sert de premier étage d'amplification (En fait, tout le gain en boucle ouverte du montage est concentré ici, mais chut, faut pas le dire
) Entre chaque résistance et les collecteurs des transistors de "sortie", on prélève deux signaux en opposition de phase, pour attaquer un triple pushpull de Mosfets qui va fournir le courant nécessaire à nos chères gamelles. Entre ces deux étages s'intercale un "Vbe multiplier" qui va servir à régler le courant de repos de l'étage de sortie.
Concernant le premier étage de type ugs, une des différence avec la version préamp tient aux transistors utilisés pour les miroirs de courant, qui doivent en effet supporter des courants plus importants, et donc une dissipation plus forte. La tenue en dissipation est assurée par la fixation de ces transistors sur le dissipateur principal. La raison de cette augmentation de courant est que, bien que théoriquement pilotés en tension, les mosfets de sortie on besoin d'une certaine quantité de courant, surtout sur les phases transitoires, pour que l'effet de leur capacité d'entrée passe inaperçue. En d'autre termes, on gagne ici en rapidité en leur fournissant le courant nécessaire. Les transistors choisis pour les miroirs de courant sont des petits japonais (si jaune, et déjà poney) présentant un excellent gain pour des transistors de "puissance", d'autant plus excellent qu'il est bien linéaire sur une large plage de courants, et qu'il garde son homogénéité avec la température. Pour ma part, je n'ai pas appairé ces transistors, ça fonctionne bien comme ça, mais rien ne vous en empêche. Quant à vous dire ce que ça apporte de les appairer, je serai bien incapable de vous répondre...
Le réglage des courants de repos se fait ensuite via un classique "Vbe multiplier" comme on en trouve sur énormément d'amplis. Rien que du classique, donc. Pour simplifier, on va dire qu'il fixe la tension aux bornes des grilles des mosfets. Et si la tension de grille est fixée, le courant circulant dans les mosfets l'est aussi, et pour peu que les mosfets soient appairés, le courant traversant chaque mosfet le sera aussi.Tel quel, la plage de réglage du courant de repos va de 40mA à 400mA environ (par mosfet).
Le transistor au coeur du Vbe multiplier est du même type que ceux des miroirs de courant, et est également fixé au radiateur histoire de suivre un peu les différences de température de la bestiole. D'aucuns me feront observer que la dépendance en température d'un bipolaire n'est pas la même que celle des mosfets qu'il est sensé commander, et ils auront raison. Mais pour avoir essayé une version à mosfet (Vgs multiplier), j'ai trouvé cette dernière moins stable que celle à bipolaire, vu que la dépendance en T° des Mosfets obéit à beaucoup plus de paramètres que celle des bipos, même avec des modèles approchés... Mais vous êtes libres d'essayer si le coeur vous en dit.
Et en dernier vient l'étage de sortie. Il n'apporte aucun gain, ce serait même le contraire avec un gain légèrement inférieur à 1. Mais il donne du courant, et c'est tout ce qu'on lui demande. Il repose sur un double push-pull de trois mosfets en parallèle. Pour un bon fonctionnement, surtout concernant l'offset, tous les mosfets de même polarité (les 6) doivent être appairés.
Concernant la puissance du truc, là j'ai un problème de formules
Je sais jamais laquelle prendre... Mais on va essayer : Au max et d'après les simus, l'ampli est capable de délivrer à peu près 42V crête. Si on en croit les formules dispo ici
http://kitsrus.com/pdf/watts.pdf , ça nous donne une puissance RMS (sur du sinus) dans les 110W dans 8R (Vrms=0.707*Vpeak, Prms=Vrms*Vrms/8)
De la même façon, si on se base sur un courant de repos de 0.25A par mosfet, l'ampli va quitter la classe A quand l'excursion de courant atteindra deux fois cette valeur, soit 0.5A par mosfet, ou 1.5A pour la triplette. La puissance en classe A (RMS pour du sinus) sera donc de 8R*(0.707*1.5)^2, soit 9W RMS de classe A avant passage en classe AB.
Et le gain dans tout ça ? Ben tel quel, il est d'à peu près 23dB. Mais ça peut se modifier aisément en changeant quelques résistances (ROUT,RFB et RIN ces deux dernières étant les résistances de contre réaction), et d'après les simus on a :
RFB=392K/RIN=27K/ROUT=1K -> 22.1dB
RFB=392K/RIN=27K/ROUT=10K -> 23.1dB
RFB=392K/RIN=22K/ROUT=1K -> 23.7dB
RFB=392K/RIN=22K/ROUT=10K -> 24.8dB
RFB=499K/RIN=27K/ROUT=1K -> 23.9dB
RFB=499K/RIN=27K/ROUT=10K -> 25.1dB
RFB=499K/RIN=22K/ROUT=1K -> 25.5dB
RFB=499K/RIN=22K/ROUT=10K -> 26.9dB
Donc vous pouvez l'adapter comme vous voulez. Le choix entre un Rout de 10K ou de 1K (ou toute autre valeur intermédiaire) se fera surtout à l'oreille, les répercussions étant subtiles et hautement subjectives.
Une autre possibilité qui est offerte est de pouvoir choisir entre une contre réaction locale ou globale en refermant la boucle en sortie du premier étage (CR "locale") ou sur l'ensemble de l'ampli (CR globale). Là encore, le choix se fait à l'oreille, mais pour résumer, la CR locale sonne un peu plus chaud que la CR globale, en offrant un son plus dans la lignée des Alephs X. Mais c'est principalement une question de goût perso
. A noter cependant que la CR locale diminue très légèrement le gain, vu que le "gain" des mosfets de sortie (montés en suiveurs, et donc gain < 1) n'est plus compensé par la boucle de CR.
Le premier étage est alimenté à une tension légèrement supérieure à celle de l'étage de puissance, juste histoire de tirer parti au mieux des excursions en tension possibles, ce qui nous amène tout naturellement à la ...
Deuxième page : Les alimentationsLà encore, pas grand chose à dire : Un transfo 2x18V 400VA par canal, à enroulements séparés. Un redressement classique à base de MUR1560, suivi par un filtre CLC composé d'un premier condo de 33000µF, et on attaque ensuite une self de mode commun de 1.8mH (un enroulement par polarité) pour finir par 3 capas de 22000µF par polarité sur la carte ampli. Du classique, quoi.
Pour l'alimentation du premier étage de l'ampli, on se sert d'un doubleur de tension contruit autour des 3 1N4007 et des condos environnants. Ca va nous donner dans les 50V à vide, mais dès qu'on va lui demander du courant, ça va tomber à 36V avec beaucoup d'ondulation résiduelle. On va donc réguler tout ça, et comme on ne change pas une équipe qui gagne, on utilise une régul du même type que celle utilisée sur l'UGS pour en tirer 30V clean. Et non, je ne vais pas m'étendre encore sur le fonctionnement de cette régul
Occupons-nous plutôt de la...
Troisième page : La protection des HPOn va en profiter pour parler un peu des offsets de sortie. C'est avec un effarement joyeux qu'on constatera que l'offset relatif de sortie (entre les deux bornes du HP) se tient paisiblement sous le mV (500µV typiques)
C'est lui le plus important, vu que c'est ce que va voir l'enceinte connectée. L'offset absolu (entre la masse électrique et une des sorties de l'ampli) se tient également très honorablement sous la barre des 5mV... Ca me surprend toujours autant, surtout après les affres des AX
Mais revenons-en à la protection DC. Le but est de couper la sortie HP dès qu'on détecte la présence d'une tension continue en sortie. Là encore, c'est du copillage, vu que c'est basé sur le kit Vellemann bien connu ici. Je l'ai juste adapté à une configuration différentielle. Donc un atténuateur suivi d'un ampli différentiel (A1). En sortie de A1, on retrouve une tension proportionnelle à la différence de potentiel présent aux bornes des haut-parleurs. Comme le but d'un ampli est de faire que cette tension soit suffisamment élevée pour faire bouger les gamelles en alternatif, mais qu'elle ne présente pas de composante continue, on envoie donc le signal dans un filtre passe-(très)bas (A2) qui va ne garder que ce qui se passe sous le Hertz. On se retrouve donc en sortie avec une tension à peu près égale à la composante continue présente sur les enceintes (le très fort gain du passe-bas dans sa bande est compensé par l'atténuation en entrée). Si cette tension a le malheur de dépasser +/- 0.6V (les seuils des diodes), les comparateurs A3 et A4 s'activent, et via B1 et B2, vont couper le relais de sortie.
A cela s'ajoute une temporisation de mise en circuit des HPs, via la capa de 220µF qui se charge lentement par la résistance de 47K, le temps d'atteindre le seuil fatidique qui fera basculer B2 pour activer le relais. Et bien sûr y'a des loupiotes qui signalent (en rouge) qu'une erreur (présence de DC) s'est produite, et (en jaune) qu'il convient d'attendre.
L'alimentation de cette partie est confiée à deux petits régulateurs tripodes qui prennent leur énergie sur les rails d'alim de la partie puissance. Des diodes de protection sont également incluses sur ces régulateurs. Celles-là je ne les ai rajoutées qu'après avoir claqué un des petits régulateurs. Vu les capas qu'ils ont en amont (66000µF), j'aurais dû prendre cette précaution avant
Le pcb n'est pas encore à jour de ce côté, mais les rajouter en "volant" n'est pas compliqué.
On parlait de mise en route, alors passons à la
Quatrième page : Le Trigger/SoftStartEn tant que loyal compagnon de l'ugs, Youpi se devait de répondre à ses sollicitations. C'est pourquoi a été concocté un piti circuit qui combine à la fois réponse aux signaux de trigger impulsionnel et soft start.
Commençons par le premier état, pour lequel on est à l'arrêt. Une impulsion reçue, soit par le trigger ugs soit via le bouton poussoir, déclenche un premier monostable (U2a) avec une pseudo-période de 500ms. C'est juste pour éviter les rebonds du poussoir, vu que le monostable n'est plus redéclenchable durant cette période. Une fois cette période écoulée, la bascule U3a... bascule
Et elle déclenche deux choses : D'abord, le relais de puissance ("power on") s'enclenche, et le youpi se trouve alimenté via des résistances de puissance qui limitent le la tension sur les transfos, et donc le courant d'appel. U3a déclenche également le second monostable U2b, qui a une pseudo période de 2 secondes environ. Au bout de ce temps, la bascule U3b est... basculée, et le relais "Soft Start" s'active, court circuitant les résistances de limitation. Tous le jus est alors envoyé au youpi, qui peut faire son office en toute tranquillité.
L'arrêt est un peu plus brusque
L'appui (ou l'impulsion) suivant(e) passe encore le test des 0.5s, mais ce temps écoulé, les deux relais d'alimentation sont quasi simultanément coupés, et tout est débranché
Ce circuit reçoit son alimentation séparément via un petit transfo, et du redressement régulation tout à fait classique.
Les leds "Power On" sont également alimentées à partir de ce circuit, en même temps que le relais de "power on". Ces leds sont déportées en face avant, sur le circuit de la...
Cinquième et dernière page : le vu-mètrePlus un gadget qu'autre chose, et nullement indispensable au fonctionnement.
En plus, je me réserve le droit d'y apporter quelques modifs, vu la difficulté à le faire bouger sans s'écorcher les oreilles
Ce qu'on fait ici en réalité, c'est qu'on donne une indication visuelle du courant total parcourant l'étage de sortie de l'ampli. En d'autre termes, on va se servir de la résistance DC (dans les 20 milliOhms) de la self de filtrage de l'alim, qui, parcourue par le courant d'alim va créer une ddp aux bornes de la self. Et ce que fait le circuit, c'est qu'il va mesurer cette ddp et piloter le Vu en fonction.
La mesure est assurée par un petit circuit spécialisé de Maxim, qui va donner une tension égale à 5 fois la tension mesurée en entrée. On aurait pu confier cette tâche à un montage à ampli op, mais malheureusement les tensions (23V) présentes en entrée sont assez peu compatibles avec les aop normaux. OK, ce circuit n'est pas dispo facilement, et ça fait partie des raison qui me poussent à revoir le circuit pour utiliser qq chose de plus facilement accessible.
Une fois la tension amplifiée, on passe ça dans un sommateur/inverseur à aop classique, pour y superposer une tension continue qui donnera le point zéro du vumètre. Et pour retomber sur nos pieds, une nouvelle inversion avec un lissage passe-bas pour éviter les réactions trop brusques, et on attaque le vu via deux diodes, l'une pour éviter les inversion de polarité pouvant exister à la mise en route/extinctin du UP, et l'autre pour clamper des tensions trop grandes.
Le Vu en lui même, c'est tout un poème... Ca vient de selectrobip, et c'est démonté, lobotomisé et peint avant revampage complet. Mais on en reparlera un peu plus tard
Voilà pour le fonctionnement du truc.
J'ai sûrement oublié des choses, alors n'hésitez pas à poser des couestions.
Amicalement,
François
