1 COMMENTAIRE DU SCHEMA
Transcription
1 COMMENTAIRE DU SCHEMA
1 COMMENTAIRE DU SCHEMA Tout ceci est basé sur le brevet de SUPERSYMMMETRY de Nelson PASS. Alors tout autre usage des fichiers, schémas, PCB, etc. autre que la joie de dépenser ses sous et de se brûler les doigts sans chercher à s'enrichir est prohibé. 1.1 Première page : L’amplificateur Rien de transcendant là-dedans. C'est un ampli en pont, qui donnera ses meilleures performances lorsqu'il est attaqué en symétrique (SUPERSYMMMETRY oblige). On retrouve l'UGS au cœur 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 MOSFET 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 différences avec la version préampli 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 MOSFET 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’autres 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 MOSFET. Et si la tension de grille est fixée, le courant circulant dans les MOSFET l'est aussi, et pour peu que les MOSFET 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 cœur 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 MOSFET 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 MOSFET obéit à beaucoup plus de paramètres que celle des bipolaires, même avec des modèles approchés... Mais vous êtes libres d'essayer si le cœur 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 MOSFET en parallèle. Pour un bon fonctionnement, surtout concernant l'offset, tous les MOSFET 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 simulations, 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 simulations 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 MOSFET 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 ... 1.2 Deuxième page : Les alimentations Là 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 construit 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 régulation 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 régulation. Occupons-nous plutôt de la... 1.3 Troisième page : La protection des HP On 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 d’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 HP, 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 1.4 Quatrième page : Le Trigger / Soft Start En tant que loyal compagnon de l'UGS, Youpi se devait de répondre à ses sollicitations. C'est pourquoi a été concocté un petit 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 ne peut plus être réenclenché 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 LED "Power On" sont également alimentées à partir de ce circuit, en même temps que le relais de "power on". Ces LED sont déportées en face avant, sur le circuit de la... 1.5 Cinquième et dernière page : Le vumètre Plus un gadget qu'autre chose, et nullement indispensable au fonctionnement. En plus, je me réserve le droit d'y apporter quelques modifications, 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 mΩ) 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 raisons qui me poussent à revoir le circuit pour utiliser quelque 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 inversions de polarité pouvant exister à la mise en route/extinction du UP, et l'autre pour clamper des tensions trop grandes. Le Vu en lui même, c'est tout un poème... Ca vient de SELECTRONIC, et c'est démonté, lobotomisé et peint avant revampage complet. Mais on en reparlera un peu plus tard 2 DOCUMENTATION Les schémas : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/UpSchemasV2.pdf Les fichiers PCB au format GERBER : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/GerberUPV2.zip A noter que deux types de PCB d'alim primaire sont prévus, et qui s'accommodent soit d'énormes condos soit de SNAP-IN classiques. Les implantations/dimensions (rien ne change pour les perçages) : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/UPStuffMecaV2.pdf Les rads utilisés ici font 20 cm de haut, 30cm de long, et 4cm de profondeur, pour 0.3°/W de Rth Les tutoriaux pour l'ampli, les alims, le vumètre et le trigger : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/AmpPassAPasV2.pdf http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/AlimsV2.pdf http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/VuV2.pdf http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/TriggerV2.pdf Le câblage (le même que la V1, j'ai eu la flemme) : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/UPCablageV2.pdf La B.O.M. (version français/anglais) http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/BOM_V2.xls Pour le nouveau cadran avec sa multitude de LED : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/CadranV2.pdf http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/C ... Miroir.pdf http://psykok.homelinux.org/diy/UP/V2/CadranV2.cdr Le fichier format Schaeffer pour l'usinage du cache du vu : http://psykok.homelinux.org/diy/UP/Build/CacheVu.fpd 3 QUELQUES PHOTOS