Auteur Sujet: Mesure de l'impedance de sortie d'un ampli à lampe et contre réaction  (Lu 811 fois)

Hors ligne Jacques.cande

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 15
Bonjour,
Je viens de m'inscrire sur ce forum car j'y trouve plein de renseignements interessants.
Je voudrais soumettre une question en espérant  qu'un des membres acceptera de partager son experience.

J'ai conçu et fabriqué un petit ampli à lampes qui me donne satisfaction, voir le schéma en attachement. Notez que la contre reaction est rudimentaire.

J'ai fait des mesures classiques avec REW:
Réponse en fréquence à different niveaux de puissance et distortion; il en ressort qu'il est souhaitable de rester en dessous de 2 watts pour une écoute correcte, ce qui est consistant avec l'utilisation de HP large bande dont le rendement est supérieur à 90 dB.
Par ailleurs, j'avais calculé un gain global de 15 et mesuré un gain de 30.
Enfin, j'ai noté que cet ampli était très sensible à l'impédance des HP, le niveau de sortie monte si l'impedance des HP augmente. Dans un premier temps j'ai donc construit un Zobel et vérifié l'impact sur l'impedance des HP qui est maintenant stabilisée a environ 7 ohm; l'écoute semble plus fluide.

Dans un deuxième temps, j'ai voulu vérifier l'impédance de sortie de l'ampli car ce paramètre doit évidement jouer un role.

Je suis parti du principe que l'impédance de sortie d'un ampli pouvait se mesurer avec REW aussi puisque cette valeur identifie l'evolution de tension de sortie en fonction du courant délivré par l'ampli, voir le résultat en attachement. Elle est loin de la fraction de ohm mesurée à l'ohm-mètre, Il y a meme une resonance vers 60 Hz.

J'en déduis donc
Le haut-parleur a une impédance de 8 ohms et l'impedance totale est donc 12 ohms environ.
Par consequent, la EL84 n'est plus chargée par 5 Kohm comme prévu, mais par 7.5 Kohm. Ce qui expliquerait pourquoi au delà d'environ 2 watts environ, la distortion grimpe en flèche. Je pensais pouvoir sortir environ 4 watts propres.

A ce point je voudrais poser quelques questions:
1 est ce que cette mesure d'impedance est correcte?
2 est ce que la valeur mesurée est dans le standard d'un ampli EL84 Single Ended?
3 est ce que mon raisonnement pour expliquer l'apparition des non linéarités de l'ampli a un niveau de puissance deux fois plus faible qu'attendu est correct?
4 est il possible d'améliorer la performance avec une autre contre reaction?

merci d'avance, pour toute clarification ou suggestion. Jacques

Hors ligne Audioforall

  • Administrateur
  • Membre Habitué
  • *****
  • Messages: 2843
  • Admin si je peux !
Bienvenue Jacques, j'espère que tu auras ta réponse  ;)

Hors ligne oldpt

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 9
Bonsoir Jacques.
Par hasard je suis tombé sur ton post concernant ton petit ampli à tubes ECC85,EL84.
Une première remarque, la contre réaction est intéressante car locale au tube de sortie(EL84).
Je ne connais pas le logiciel REW, donc son utilisation ici ne me donne pas d'indication sur la validité des mesures faites, surtout celle de l'impédance de sortie. En tout cas, l'ohm-mètre ne peut mesurer que la résistance ohmique du secondaire du transformateur de sortie, et donc d'une fraction d'ohm.
Aussi, pour la question1, ma réponse tend à être non.
Pour ce qui est de mes possibilités, je peux éventuellement répondre aux questions 2 et 3 après calculs et simulations de ton schéma, si cela t'intéresses.
Pour la question 4, il faut discuter des caractéristiques que tu penses améliorer.
Première chose que je vais faire, simuler ton schéma et faire une première étude par calculs.
A ton attention
oldpt :)

Hors ligne Jacques.cande

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 15
Bonjour,

je viens de trouver ta réponse. Merci pour ta proposition que j'accepte avec grand plaisir.

Mais tout d'abord il me faut faire une mise a jour.

1 J'ai reçu la confirmation sur le forum Melaudia que oui, la mesure d'impédance de sortie en suivant la procédure de REW est correcte.
2 La valeur mesurée de l'ordre de 4 ohms est correcte. C'est l'ordre de grandeur des amplis à lampes. Nota Bene avec les transistors, la même mesure résulte en un fraction d'ohm.
3 J'ai toujours avec REW procédé à des mesures d'impédance et de transfert sur le transfo de sortie afin de vérifier qu'il satisfaisait le ratio en tension de 25 pour adapter les 8 ohms des HP.
4 Enfin le schéma de l'ampli a évolué après une série de mesures visant à comprendre le point de fonctionnement de la EL84. Si tu es toujours partant pour faire une modélisation, voici la situation aujourd'hui:

La lampe est une EL84 JJ.
La grille g2 est connectée à la THT par une résistance de 1 Kohm, mode pentode,
La résistance passive du primaire transfo est 127 ohms,
Le ratio du transfo 1/25, adapté pour une sortie 8 ohms
La THT est un peu faible 240 volts au lieu de 250 visé.
La résistance de cathode est 148 ohms.
La tension de cathode est 6.9 sur une lampe et 7.1 sur l'autre.
Et bien sur la sortie 8 ohms est connectée directement à la cathode par une capa de 100 micros.

Si tu es toujours partant pour modéliser, il serait interessant de faire un modele sans contre-réaction, capa de 100 micro connectée à la masse au lieu de la sortie 8 ohms et un modele avec contre réaction.

N'hésite pas à me recontacter pour plus de détails, si nécessaire et 1000 mercis d'avance.

Jacques Candé

Hors ligne jimbee

  • Membre Complet
  • ***
  • Messages: 248
J'en déduis donc
Le haut-parleur a une impédance de 8 ohms et l'impedance totale est donc 12 ohms environ.
Par consequent, la EL84 n'est plus chargée par 5 Kohm comme prévu, mais par 7.5 Kohm. 

 Bonjour,

 L'EL84 est bien toujours chargée par 5 Kohm, les 2,5 K en plus sont la résultante de sa résistance interne associé
au circuit de cathode et son mode de découplage ( la 100 µF entre la res de cathode et la sortie 8 ohm est un
découplage "actif"- par positive feed back - qui augmente le niveau de sortie - et non une contre réaction - negative fb-
.... si, comme représenté sur le schéma, primaire et secondaire du TS sont bien en phase )
 
 crd.

  comparaison (sim 300B) entre le découplage classique à la masse et celui proposé sur la distorsion
           
« Modifié: 14 mars 2019 12:47 par jimbee »

Hors ligne oldpt

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 9
Bonjour à tous,
Bonjour,
...............
1 J'ai reçu la confirmation sur le forum Melaudia que oui, la mesure d'impédance de sortie en suivant la procédure de REW est correcte.
.......
4 Enfin le schéma de l'ampli a évolué après une série de mesures visant à comprendre le point de fonctionnement de la EL84.
.......
Si tu es toujours partant pour modéliser, il serait interessant de faire un modele sans contre-réaction, capa de 100 micro connectée à la masse au lieu de la sortie 8 ohms et un modele avec contre réaction.

N'hésite pas à me recontacter pour plus de détails, si nécessaire et 1000 mercis d'avance.

Jacques Candé
@Jacques:
Pour le 1 c'est bien noté, car moi et REW c'est de l'inconnu. :-[
 Bien sur que je suis partant, mais avec un peu de temps car je ne suis pas disponible 24 sur 24. :)
Je vais attaquer directement par l'étage de sortie avec la contre réaction par le bouclage alternatif de la sortie sur la cathode. Le tube final peut alors être considéré comme un système qui fonctionne  avec:
deux entrées
1) la grille (entrée inverseuse)
2) la cathode (entrée non inverseuse)
  une sortie
3) l'anode
Dans mes posts je te donnerais les résultats des calculs, si tu penses que ça te sois utile, ainsi que les validations par simulations des résultats. A toi de voir :)
A plus.........oldpt


Hors ligne Jacques.cande

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 15
Je voudrais répondre à oldpt et jimbee.

1- Il s'agit bien d'une contre réaction avec retour du négatif. Dans le montage contraire, retour du positif au lieu du négatif, l'ampli oscille, (vérification empirique et bruyante)
2- J'ai vérifié par calcul théorique qu'avec la contre réaction retour du négatif, le facteur prédominant de l'impédance  de sortie était du à la transconductance g de la lampe puisque toute variation de tension du de la cathode, se traduit par une variation de courant de l'anode dIa=gxdu. Amplifié par le transfo avec un ratio de 25, le courant induit au secondaire est donc 25xgxdu et l'impédance équivalente, 1/(25xg) soit théoriquement 3.5 ohm ce qui est cohérent avec les valeurs mesurées, (entre 3.5 et 4 ohms).
3- Il semblerait que la distorsion soit divisée par 3 dans ce cas.Si la modélisation 300B pouvait être révisée pour décrire une contre réaction négative au lieu de positive, on pourrait vérifier que la distorsion est de 0.04% au lieu de 0.12 initialement.
4- Maintenant, que je commence à comprendre le fonctionnement des tubes, je vais essayer d'autres schémas de contre réaction, intégrant aussi la triode driver.

Jacques
 

5- Je me rends compte que l'utilisation d'une ECC85 pour driver, guidée par la disponibilité n'était pas le meilleur choix. Je vais essayer de modifier mon montage avec une ECC81 ou 82.

Hors ligne jimbee

  • Membre Complet
  • ***
  • Messages: 248
1- Il s'agit bien d'une contre réaction avec retour du négatif. Dans le montage contraire, retour du positif au lieu du négatif, l'ampli oscille, (vérification empirique et bruyante)

 Ok, alors le signal en sortie secondaire 8 ohm est en opposition de phase par rapport au signal au primaire
ce qui n'est pas rendu lisible sur ton schéma.
Dans ce cas je trouve toujours une distorsion supérieure edit : légèrement inférieure
à un simple découplage vers la masse,
sous réserves, pas hyper fiable, mais semble bien réduite selon le taux de contre réaction appliqué.

 crd.
« Modifié: 14 mars 2019 15:41 par jimbee »

Hors ligne oldpt

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 9
Bonsoir à tous,

Je voudrais répondre à oldpt et jimbee.

1- Il s'agit bien d'une contre réaction avec retour du négatif. Dans le montage contraire, retour du positif au lieu du négatif, l'ampli oscille, (vérification empirique et bruyante)
2- J'ai vérifié par calcul théorique qu'avec la contre réaction retour du négatif, le facteur prédominant de l'impédance  de sortie était du à la transconductance g de la lampe puisque toute variation de tension du de la cathode, se traduit par une variation de courant de l'anode dIa=gxdu. Amplifié par le transfo avec un ratio de 25, le courant induit au secondaire est donc 25xgxdu et l'impédance équivalente, 1/(25xg) soit théoriquement 3.5 ohm ce qui est cohérent avec les valeurs mesurées, (entre 3.5 et 4 ohms).............
 
Pour le point 1, je viens de terminer les calculs de l'étage de puissance. Et bien il est équivalent à une source de puissance modélisable par une source de tension à vide très voisine de:
       Vso=0.95*Vg ; Vg étant la tension de grille G1

Une résistance interne en série dont la valeur est très voisine de:

       Rint # 1/{(n-1)*gm}    avec gm pente du tube, n rapport de transformation ici de 25. La valeur est donc bien proche de 3,4 ohm.
(les calculs sont éventuellement disponibles).
Pour le plaisir je vais continuer à m'amuser sur la structure et les simulations.
A plus..........oldjp








Hors ligne Jacques.cande

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 15
Bonjour, merci pour ces résultats.

J'avais calculé 0.68 Vg au lieu de 0.95. Ce qui expliquerait l'incohérence sur gain total de l'ampli.J'ai mesuré un gain de 14.45 et calculé un gain de 9.05.

Pourquoi 1/{(n-1)*gm} d'après mon raisonnement, j'avais trouvé: 1/{(n)*gm};

Je suis très intéressé par la feuille de calcul en effet pour améliorer mes connaissances et ma compréhension des lampes, transfos et autres.

Si vous faites un modele de l'étage de sortie, est il possible de corroborer la modélisation qu'a faite jimbee avec des 300B et estimer l'amélioration de la distorsion avec ce principe de contre reaction?

Excellente soiree et merci encore, Jacques



Hors ligne oldpt

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 9
Bonjour Jacques, tous....

..........
Pourquoi 1/{(n-1)*gm} d'après mon raisonnement, j'avais trouvé: 1/{(n)*gm};
Je suis très intéressé par la feuille de calcul en effet pour améliorer mes connaissances et ma compréhension des lampes, transfos et autres.......

J'avais moi même fait une petite erreur, la véritable expression dépends den+1 :D
Toutes mes élucubrations sur les pièces jointes. J'ai validé les calculs par une simulation avec bien sur les contraintes suivantes:
Linéarisation des éléments tube de sortie; modélisation d'un transformateur sans fuite.
Résultats joignables sur demande éventuelle...
Ps: les notations des inverses des résistances Rx sont ici yx.
A suivre.......oldpt


Hors ligne Jacques.cande

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 15
Merci c'est très détaillé donc excellent pour comprendre.

De mon coté j'ai changé le schéma de la contre réaction et adopté un retour sur la cathode de la triode d'entrée. J'ai noté une amélioration (plus de clarté, basses plus tendues) que des mesures avec REW expliquent, (essentiellement baisse significative de la distorsion, bande passante plus linéaire. ).

Mais j'ai toujours des problèmes pour calculer la résistance de contre réaction et il m'a fallu une itération H/W pour atteindre le gain global voulu de 20dB, (50 centimes de résistance vont plus vite que 2 mètres carrés de tableau noir ;)). Tout ça pour dire que ces feuilles de calculs vont me servir de cours technique.

Il faudrait que je fasse suivre un plan du nouveau schéma et les résultats de mesure; je vais batir un petit dossier sur le sujet.

Excellente fin de journée, Jacques

Hors ligne oldpt

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 9
Bonjour Jacques, tous......
Citation de: Jacques.cande
...........Il  faudrait que je fasse suivre un plan du nouveau schéma et les résultats de mesure; je vais batir un petit dossier sur le sujet............

Excellente initiative pour continuer de s'amuser en apprenant  8)

Citation de: Jacques.cande
..........Si vous faites un modele de l'étage de sortie, est il possible de corroborer la modélisation qu'a faite jimbee avec des 300B et estimer l'amélioration de la distorsion avec ce principe de contre réaction?.....

Pour ma part, je continue les simulations cette fois en tenant compte des non linéarités des tubes par des modèles "réalistes" et en jouant sur les imperfections possibles du transformateur de sortie, hors distorsion propre de ce dernier(modèle insuffisant pour le circuit magnétique).
Ceci pour EL84 et 300B. Un peu de temps........

A bientôt,..............oldpt



Hors ligne Jacques.cande

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 15
Bien c'était un dimanche matin calme avec l'aide d'un bon café et l'écoute du Bach du dimanche sur France Musique. J'ai revu et suivi ces feuilles de calcul. La formulation diffère de la documentation que j'avais trouvée sur le net mais permet en effet d'arriver au résultat d'une manière plus efficace....donc j'ai appris quelque chose qui va me servir. Merci donc.

Voici les mesures d'impédance de sortie que j'avais fait sur ce montage. Nota bene, ne pas tenir compte de l'échelle en dB sur la gauche qui ne s'applique pas dans ce cas.

Comment expliquer la différence entre environ 3 calculé et plutôt 3.8 mesuré?. Pour mémoire, dans mon cas, j'avais pris les paramètres suivants décrivant la EL84: g=11.63mA/V et Ri=38.85 Kohm. Ça ne change pas grand chose et donc le dernier paramètre permettant d'expliquer la différence est le transfo lui-mème. Si le ratio était de 20 au lieu de 25, je retrouverais Zout =3.8.....J'avais fait des mesures de ce transfo avec REW et retrouvé le ratio de 25. Donc mystère et boules de gomme encore une fois.
Jacques

Hors ligne oldpt

  • Nouveau Membre
  • *
  • Messages: 9
Bonjour Jacques,tous...

Citation de: Jacques.cande
ı
............Comment expliquer la différence entre environ 3 calculé et plutôt 3.8 mesuré?. Pour mémoire, dans mon cas, j'avais pris les paramètres suivants décrivant la EL84: g=11.63mA/V et Ri=38.85 Kohm. Ça ne change pas grand chose et donc le dernier paramètre permettant d'expliquer la différence est le transfo lui-mème. Si le ratio était de 20 au lieu de 25, je retrouverais Zout =3.8.....J'avais fait des mesures de ce transfo avec REW et retrouvé le ratio de 25. Donc mystère et boules de gomme encore une fois......
Il n'y a pas de mystère. En effet,si l'on calcule la résistance de sortie d'après la relation 6 de mon post page 3 en tenant compte de tes valeurs de g et Ri avec n=20, alors on obtient Rs#4 (3.8!)
Il faut de plus tenir compte des tolérances sur les valeurs des paramètre du tube en fonction du courant de repos, ainsi que les caractéristiques au plus justes du transformateur de sortie. Des écarts de 10% à 15% sont monnaies courantes entre mesures et prévisions. Si tu pouvais donner des précisions sur les caractéristiques du transformateur de sortie, nous pourrions faire de grands pas ;)
Je poursuis mes investigations.
A bientôt .............oldpt