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