La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

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bimole
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La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par bimole »

Voici le résultat de simulations menées sur le déphaseur de Schmitt en remplaçant la résistance de queue Rk par une source de courant.
Cette technique est parfois utilisée en Hi-Fi et doit pouvoir s'appliquer en guitare.



SITUONS LE PROBLEME...

Pour piloter correctement un étage Push Pull, il est nécessaire d’avoir 2 tension identiques en opposition de phase l’une par rapport à l’autre. Cela n’est possible que si le déphaseur utilisé est bien symétrique.

Or, la symétrie du déphaseur de Schmitt est liée à sont Taux de Réjection de Mode Commun (TRMC), rapport entre le gain différentiel (celui qui nous intéresse) et le gain de mode commun (à minimiser), qui est fonction de la résistance de pieds des cathodes couplées, Rk.

Plus elle est élevée, plus le TRMC est grand, plus le déphaseur est symétrique.
Néanmoins, une forte valeur de Rk fait chuter le courant de polarisation et contraint les tubes à travailler à proximité de la zone de pincement, d’où une dynamique réduite et de la distorsion supplémentaire (pas forcément agréable si on désire un son clair).


UN REMEDE : LA SOURCE DE COURANT...

La parade consiste à trouver un dipôle qui permette un courant de polarisation correct (Résistance Statique faible) et mais qui présente une forte résistance aux variations de courant induites par le signal inter-cathodes (Résistance Dynamique très élevée).
Le dipôle en question est une source de courant, dans l’exemple, à semi-conducteur (Transistor 2N2222).

La caractéristique d’une source de courant est de délivrer un courant constant sur une large plage de tension (au moins la dynamique du signal d’entrée ; en réalité la moitié suffit…).

Voici le schéma de la source de courant en question :

http://www.hiboox.fr/go/images/musique/ ... 2.jpg.html

Le courant fourni est donné par la formule : Ic = (Vdiode – Vbe) / Remetteur.
Avec 2 diodes 1N4148 et une résistance de 1Kohms, j’obtiens à peu près 1mA sur la plage
[1.5V ; 20V].
On peut remarquer que le courant de la source est proportionnel à la tension de coude de la diode de référence utilisée. Par contre, utiliser une diode à forte tension de coude réduit la plage de fonctionnement de la source de courant.
Voici la caractéristique de cette source de courant :

http://www.hiboox.fr/go/images/musique/ ... 8.jpg.html

La Résistance Dynamique de cette source s’obtient en calculant la pente de la droite dans le domaine où la source opère (entre 1.5V et 20V).
Avec les outils de mesure de Pspice je trouve aux alentours de 3Mohms, ce qui laisse présager une bonne symétrie (fort TRMC) quand le montage sera inséré dans le Schmitt.
Cette source de courant a été réalisée et testée : on retrouve bien les fortes valeurs de Rdyn (supérieures au Mohms).



EN "PRATIQUE"...

Afin de comparer l’influence d’un tel montage avec une résistance de cathodes classique, TOUTES CHOSES EGALES PAR AILLEURS, j’ai confronté 2 montages de Schmitt identiques, l’un avec la source de courant, l’autre avec une résistance de cathodes classique.

NB : Dans le cas d’une résistance de cathodes classique, la Résistance Statique et la Résistance Dynamique sont égales…

J’utilise une double triode 6SN7 (6N8S équivalent) à faible gain (à peu près 20). Le courant de polarisation (voisin de 1mA) est choisi identique dans les deux cas pour avoir le même point de polarisation.
Vk vaut 8V, pour une dynamique du signal d’entrée de 1V : on est toujours bien dans la zone de fonctionnement normal de la source de courant (Rdyn très élevée).

Voici les montages et les courants de polarisation :

http://www.hiboox.fr/go/images/musique/ ... 4.jpg.html


http://www.hiboox.fr/go/images/musique/ ... b.jpg.html


Etant dans les mêmes conditions en DC, la magie opère quand on injecte un signal AC.
Le graphe ci-dessous présente les tensions d’anode sur chaque bras du Schmitt : en bas pour le montage à source de courant, en haut pour le montage à résistance classique.

http://www.hiboox.fr/go/images/musique/ ... c.jpg.html


Les courbes parlent d’elles même : dans le cas de la source de courant les 2 sorties sont parfaitement symétriques alors que dans l’autre cas, les tensions sont franchement déséquilibrées.

Ceci s’explique assez bien en comparant la variation de courant dans la source de courant :

http://www.hiboox.fr/go/images/musique/ ... 6.jpg.html


On remarque l’immunité quasi-totale de la source de courant aux variations de tension inter-cathodes : conséquence directe de la très forte résistance dynamique. La variation de courant dans une « résistance » de 3Mohms est bien plus faible que dans une résistance de 8.6Kohms, dans un rapport 350.
Ainsi, comme le courant entre les cathodes ne varie pas, il n’y a pas de variation de tension parasite : le signal entre la cathode 1 et la masse n’est pas affecté par une variation de tension du à la faible résistance de cathodes.

Quand le déphaseur est parfaitement symétrique, Vg1k1 = Vg2k2 = 0.5*Ventrée.




CONCLUSION :

Avoir recours à une source de courant permet bien d’équilibrer quasi parfaitement un déphaseur de Schmitt en ayant une résistance dynamique très élevée alors que le courant de polarisation est d’une valeur correcte.

Le montage peut donc être symétrique (au sens des composants) et il n’est pas utile de déséquilibrer les charges d’anode donc on a bien Io/2 dans chaque branche au repos, donc la même dissipation sur chaque triode.

Tout cela n’est possible qu’au prix d’un montage un peu plus complexe.

Il s’agit de résultats de simulations qui peuvent être sujets à discussion, donc il serait utile de réaliser une maquette afin de vérifier, ce que je pense entreprendre bientôt.


En espérant avoir démystifié un peu cette technique...

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charpy
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Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par charpy »

:D joli démo courbes a l'appui . c'est assez alléchant

fais nous une proposition de schema en tout lampe STP c'est un truc de plus a tester

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Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par bimole »

J'y travaille!

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Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par tazzon »

Voilà un truc bien intéressant, j'ai lu religieusement ton post et je me dis avec ça le premier qui met un contre réaction c'est qu'il a rien compris :lol:

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Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par bimole »

Euh... explique toi! Je vois pas vraiment le rapport avec la CR :?:

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Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par tazzon »

Ben c'est bien équilibré en sortie donc il y a moins de besoin de contreréactionner pour ratrapper les défauts de niveaux.

Ton sujet m'a rappelé un truc vu dans les articles de leds ou il montre un schmitt avec une résistance de cathode élevée (bon ok c'est genre 50k) et reliée à une tension plus négative (-100V) pour justement augmenter le TRMC donc ton essaie revient à ça finalement mais ta résistance "dynamique" est beaucoup plus élevée et c'est toute la nouveauté :wink:

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Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par bimole »

Ouais voilà, c'est le principe! Mais j'ai rien inventé! C'est juste un procédé qu'on rencontre parfois en Hi-Fi et ébormément en microélectronique (circuit d'entrée d'AOP par exemple)

Par contre pour la CR, je vois ça juste comme une astuce permettant d'augmenter la bande passante (au prix d'une perte de gain) et baisser le coefficient d'amortissement toujours très élevé avec des tétrodes pentodes. D'ailleurs sur certains amplis elle est appliquée directement sur le preamp donc n'agit pas sur le déphaseur.
Mais le fait de disposer d'un signal inversé (signal de CR), l'appliquer à l'entrée 2 du Schmitt doit peut être arranger un peu les choses niveau symetrie, j'avoue que je ne sais pas trop.

Maintenant comme me l'a suggéré Charpy, je vais essayer de remplacer la source de courant à transistor par une source de courant à tube pour rester dans l'esprit "full tube"!!

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charpy
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Re: Re : La source de courant dans le déphaseur de Schmitt

Message non lu par charpy »

bimole a écrit :Maintenant comme me l'a suggéré Charpy, je vais essayer de remplacer la source de courant à transistor par une source de courant à tube pour rester dans l'esprit "full tube"!!
:D :D :D miam!!!

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