Reprise de la théorie

Lieu d'échange pour la rédaction d'articles sur l'amplification à lampe.

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jptrol
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Reprise de la théorie

Message non lu par jptrol »

Bonjour à tous,

Mathieu vient de me bombarder Rédac Chef de la partie théorie à l'intérieur du G5 team : MERCI !. Il va falloir être à la hauteur.
J'avais un peu pris mes distances par rapport à l'électronique ces dernières années mais aussitôt que j'ai eu posé mon fer à souder, mon G5 V2 terminé, le virus m'a repris de remettre tout çà en équations.
Après avoir lu ce qui s'écrit à droite et à gauche, constaté qu'il y avait à boire et à manger, beaucoup de vrai et pas mal d'erreurs et en avoircommis pas mal moi-même après avoir noirci des dizaines de feuillets 21 * 29.7 j'en suis arrivé à quelque chose d'assez mûr et complet. La conclusion est que le mieux est de repartir de zéro pour les copains
guitaristes un peu curieux qui ont peu de notions d'électronique.
Vous trouverez un début de commencement de brouillon ici :
http://tabwyp.free.fr/G5

Entretemps j'ai échangé un peu avec Mathieu qui a rédigé les excellents articles sur les droites de charge. Je lui avais fait une remarque sur le mode de calcul de la fréquence de coupure liée à la capacité de découplage de la résistance de cathode. Je m'étais basé sur l'article de AikenAMps sur le sujet. Aujourd'hui je sais exactement de quoi il retourne.

Disons-le tout de suite le sujet est uniquement culturel : il ne remet pas en cause les calculs de conception du G5 ! Les différences sur les fréquences de coupure réelles et estimées ne sont pas critiques pour la tonalité de l'ampli dans les basses. Seul le découplage de V1B demande un peu d'attention. Je me suis aussi basé sur le RDH ( RadioTron Designer's Handbook ed 4 de 1953 !) dont Mathieu m'a donné l'adresse de téléchargement en pdf : une bible de 1538 pages ! Mais disons le aussi : en fait de bible c'est plutôt l'Ancien Testament ! Le problème du découplage , pour ceux qui auraient le bouquin est traité p.484 et 485 mais en partie car la notion de fréquence de coupure à - 3dB n'existait
pas à l'époque. La formule que donne le bouquin rejoint celle que je démontre ici plus loin et qui figurera sur la page théorie bien sûr.

Le texte que donne AikenAmps, lui, est faux et de plus il croit corriger une autre erreur communément faite : voici ce qu'il dit et mes commentaires :

It can be shown that the resistance seen looking into the cathode (Rk
unbypassed) is:

Rk' = (Rp+ra)/(mu+1)
= (100K + 62.5K)/(101)
= 1.61K
C'est vrai, on peut le démontrer, mais cette valeur n'a aucune utilité dans un montage à cathode commune
Therefore, the total cathode resistance, or the output impedance if you take the signal off the cathode, is the parallel combination of the cathode resistance, Rk', and the cathode resistor, Rk, as below:

R = Rk' || Rk
= 1.61K || 1.5K
= 777 ohms
C'est vrai aussi mais sans intérêt
By the way, this is the resistance you use if you want to calculate the lower -3dB point of an amplifier stage due to the cathode bypass capacitor Alors ça c'est faux. Most people mistakenly use the cathode resistor and the bypass cap to calculate the -3dB point, but that is incorrect Pas plus que votre méthode et même, à mon avis ,plutôt moins.

Also, most people mistakenly assume the low frequency rolloff has a -6dB per octave rolloff down to DC. This is also not true, the actual response is quite different. Là nous sommes d'accord mais c'est un autre sujet. Pour ceux qui connaissent les lieux de Bode ( en fait le tracé de la réponse en dB et de la phase sortie/entrée) voici les
deux courbes pour l'étage d'entrée du G5 sans tenir compte de la charge constituée par le tonestack ( 130 Kohms):
Gain en dB
http://tabwyp.free.fr/G5/GAinG5V1A_module.jpg
déphasage en radians
http://tabwyp.free.fr/G5/GAinG5V1A_phase.jpg
C'est une digression par rapport au sujet mais ces images faites avec un vieux logiciel que j'avais fait sous DOS montrent la réponse de l'étage V1A entre 0.1 Hz et 8 KHz(repérer 1,10,100 et 1000 Hz !). On voit que le - 3dB est largement en dessous des fréquences audibles ( en fait 5.66 Hz) . Sur la phase , le maximum est atteint à la fréquence de coupure ( 45 °) . Donc ici Aikenamps a raison, on n'a pas le temps d'amorcer la pente à -6db/octave que l'on redresse pour obtenir un gain à 0.1 Hz de 30 dB et des poussières.

Pour revenir à notre sujet vous trouverez ici la démonstration de la formule du gain d'un étage triode amplificateur en cathode commune imparfaitement découplée comme elle l'est dans la réalité ( débutants n'ayez pas peur : tout sera clair une fois que j'aurai rédigé le cursus):
http://tabwyp.free.fr/G5/Ampli_triode_c ... ouplee.doc

Une fois que vous avez digéré ce chapitre voici la démonstration de la formule permettant de trouver la capacité Ck en fonction de la fréquence de coupure basse recherchée ou l'inverse lorque l'on analyse un schéma :
<a href="http://tabwyp.free.fr/G5/Ampli_triode_cathode_commune _freq_coupure_Ck.doc">http://tabwyp.free.fr/G5/Ampli_triode_cathode_commune _freq_coupure_Ck.doc</a>

Pour finir voici un tableau avec les valeurs numériques pour les 3 étages du G5. Il donne les 3 méthodes de calcul où l'on voit que l'on obtient des valeurs différentes suivant la méthode utilisée. Seule la mienne me semble juste car les résultats numériques sont confirmés par les abaques du RDH :

<a href="http://tabwyp.free.fr/G5/Decouplage-cat ... des.xls</a>

That's all for today folks !
Si un jour tout ça fait un bouquin je l'appelerai :
AU NOM DE LA LOI D'OHM JE VOUS ARRETE !

Amicalement.
jptrol
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bilbo_moria
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Message non lu par bilbo_moria »

Image

Sacré boulot !

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Spinoo
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Message non lu par Spinoo »

Hello,

Je suis content que tu aies le courage de t'attaquer aux modèles petits signaux ! Bravo, et bon courage pour la suite !

Peux-tu cependant pousser jusqu'au bout ton démenti des affirmations de Randall Aiken, car tu t'arrêtes sur la formule du gain mais tu ne poursuis pas sur l'expression de la fréquence de coupure.
La formule (2) de la page 484 du RDH4 est bombardée, j'avoue surtout que je n'ai que peu parcouru l'ouvrage.

L'idée derrière ma question est entre autres d'ouvrir une discussion avec l'intéressé, Randall Aiken.

Peut-être tout ceci ne devra que suivre un topo sur les modèles petits signaux : dans quels cas doit-on utiliser le modèle en source de courant -- celui de ta démonstration -- au modèle en source de tension ?

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charpy
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Message non lu par charpy »

8O belle motivation pour le débroussaillage des formules poussièreuses qui trainent sur le net :wink:

j'ai hate de voir la suite!

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jptrol
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Message non lu par jptrol »

Spinoo a écrit :Hello,

J
Peux-tu cependant pousser jusqu'au bout ton démenti des affirmations de Randall Aiken, car tu t'arrêtes sur la formule du gain mais tu ne poursuis pas sur l'expression de la fréquence de coupure.
La formule (2) de la page 484 du RDH4 est bombardée, j'avoue surtout que je n'ai que peu parcouru l'ouvrage.

L'idée derrière ma question est entre autres d'ouvrir une discussion avec l'intéressé, Randall Aiken.

Peut-être tout ceci ne devra que suivre un topo sur les modèles petits signaux : dans quels cas doit-on utiliser le modèle en source de courant -- celui de ta démonstration -- au modèle en source de tension ?
Bonjour Spinoo,

Si, dans mon post tu trouveras la démonstration ici . (J'ai donné le lien mais pour une raison obscure il ne s'affiche pas bien dans le texte ainsi que le suivant d'ailleurs)
http://tabwyp.free.fr/G5/Ampli_triode_c ... ure_Ck.doc
Essaie de le récupérer avec la souris ( CTRL-C puis CTRL-V dans la barre d'adresse. (Sinon je te mail le .doc tout bêtement)
Ce qui serait intéressant avec Randall Aiken ce serait de voir où il se plante dans sa démonstration.

Pour la deuxième question le modèle en source de courant fonctionne beaucoup mieux ici ( celui qu'il faut utiliser est celui qui va le mieux !)

Si l'on procède dans l'ordre il vaut mieux faire la démonstration cathode parfaitement découplée avant ( ce que je ferai dans le cursus) . Je donnerai là les deux manières en source de courant et en source de tension car c'est beaucoup plus facile. J'avais essayé ici en non découplé en source de tension mais il manquait quelque chose que je n'arrivais pas à trouver.
Pour trouver la fréquence de coupure j'ai une autre solution presque purement graphique : papier millimétré, une règle et un compas : deux divisions simples et le tour est joué. Je l'exposerai aussi dans mon topo.

Amicalement.
jptrol
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Spinoo
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Message non lu par Spinoo »

Super merci ! Ca me redonne l'envie de me plonger là dedans, cool :)

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Message non lu par jptrol »

Bonjour à tous,

Après quelques 60 h d'immersion dans du code Pascal et quelques migraines j'ai pu enfin sortir le logiciel qui nous permet de tracer des diagrammes de pro en un clin d'oeil ou presque :

Comme ceci :

Image

En grand format :

GAIN :
Image

PHASE :
Image

( On y voit en particulier la fréquence de coupure du filtre RkCk sur la cathode ..... qui n'est pas égale à 1 / 2pi RC !) )

Autre truc intéressant :
Image

On en reparle. Je fais le package de la version 0 demain pour les plus endurcis ( pas de fichier d'aide pour le moment !) et je me replonge dans la rédaction du cursus théorique que j'ai laissé en suspens il ya quelques semaines déjà. Pour ce soir repos !

A demain
jptrol
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vitriol82
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Message non lu par vitriol82 »

Après quelques 60 h d'immersion dans du code Pascal et quelques migraines
MODE DECONNE ON

Euh moi c'est plutot après 2 capotes de fiacre sous les yeux et quelques centaines de litres de kawa pour la modélisation, :lol:

MODE DECONNE OFF

Sinon ça commence à me plaire ton truc, depuis 18 mois je suis resté collé aux alims
Si tu veux voir des bleus gagner, regardes Avatar :-)

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McColson
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Message non lu par McColson »

8O 8O 8O 8O 8O 8O 8O

Chapo jp !!!

C'est énorme !

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charpy
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Message non lu par charpy »

super chouette!!! les courbes, les Fc etc... parlent mieux que les équations. :D :D :D

Super boulot JP.

Mode chieur ON :oops:
juste un truc que je trouve trompeur sur les courbes : l'échelle en dB est assez courte (trop courte a mon gout). j'aime bien voir avec une échelle de l'ordre de 30 ou 40 dB ca correspond plus a la sensibilité de l'oreille. +/- 3 dB c'est pas grand chose en fin de compte.
Mode chieur OFF

j'ai du mal a m'en remettre. tout est la! le gain, la bande passante, la phase... c'est vraiment épatant!!

Il faut envoyer un camion d'aspirine a quelle adresse?

blacksnake
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Message non lu par blacksnake »

Chapeau JP !! Comment dire, ca nous trou le ... non, les yeux :lol:

Tu l'as développé en Pascal pur avec conception des fenêtres ou c'est sous un Delphi ?

Ca te tente une intégration dans Electro Suite ?

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bilbo_moria
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Message non lu par bilbo_moria »

8O mortel

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Message non lu par jptrol »

charpy a écrit : juste un truc que je trouve trompeur sur les courbes : l'échelle en dB est assez courte (trop courte a mon gout). j'aime bien voir avec une échelle de l'ordre de 30 ou 40 dB ca correspond plus a la sensibilité de l'oreille. +/- 3 dB c'est pas grand chose en fin de compte.

Moi aussi. Je te rassure dans le logiciel, en un clic de souris et en entrant un % tu affiches 100 dB en une seconde si tu veux.

Maintenant +/- 3 dB c'est la définition officielle de la bande passante (2 * la puissance). Sur les étages d'entrée du G5 et du MI18 de Bilbo , entre le 0 et l'infini l'écart ne dépasse 6 dB ! Et pourtant il en entend des écarts Maitrepo !
jptrol
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Message non lu par jptrol »

blacksnake a écrit :Tu l'as développé en Pascal pur avec conception des fenêtres ou c'est sous un Delphi ?
Ah non , je ne suis pas fou . C'est du Delphi 3 ! ( Note qu'il y a une décennie j'avais refait un windows sous DOS en TP7 )

Cela dit il faut encore que je fasse 2 ou 3 petits ajustements et que je teste une config d'installation sur vos machines.

Pour l'intégration dans Electro-suite tu verras c'est possible, vu que je livre les sources. ( Obligé , çà compile online ) . Ca restera confidentiel dans ce forum car question distribution de licence là je ne suis pas très clair !

Amicalement
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Message non lu par jptrol »

Voilà la version 0.0 (!) en téléchargement.

http://tabwyp.free.fr/G5/Inst_TTrans.zip

IL n'y a pas de fichier d'aide pour le moment mais voilà grosso modo comment ça marche :

Il faut que vous ayez préparé les valeurs des composants et l'équation sous la forme appropriée ( par exemple un passe-haut : T = jwRC / (1 + jwRC) )


En lançant TraceTransmit.exe ( l'installateur met l'icône dans les programmes) on obtient 3 colonnes :

une pour les résistances , une pour les capas et une pour les inductances.
Notez bien que pour le moment la version 0.0 ne traite pas les termes en w² donc ne mettez pas de selfs et de capas en même temps dans vos formules ( patience pour ça).

Rentrez les valeurs , vous pouvez ensuite les corriger dans les colonnes s'il le faut.

Cliquer sur TRACER

On a alors le choix pour le moment entre 5 modèles d'équations :

Image

p représente jw ( c'est la notation pratique des automaticiens)

Les termes A, B, C etc.... sont des CONSTANTES combinées à partir des noms des composants et

des 4 opérations élémentaires + - * / et de parenthèses ( ) le cas échéant avec

plusieurs niveaux.

on clique sur le modèle 2 :


Ex : notre passe-haut ci-dessus . Dans la case A on met 0 ( c'est la partie réelle du numérateur) Dans B on met R*C , dans C on met 1 et dans D pareil que B R*C

On clique sur OK puis TRACER et ça trace. Après vous pouvez expérimenter avec les options du logiciel, éditer un cartouche couleur ( menu LEGENDE) charger l'image bmp équation faite avec Word , le schéma du montage en bitmap etc... La sauvegarde des images se fait avec copie dans le presse-papier puis récupération dans une éditeur comme Paint.

Pour faire des équations plus élaborées comme le gain d'une triode il faut bien la rapprocher du modèle .

On fait comme ceci :

Image

Là on multiplie haut et bas par 1 + jwRkCk et on a le modèle 2 et on a fini !

on obtient (-µRA - jwRkCk ) / (RA + jwRA Rk Ck + ra + jw ra Rk Ck + (µ+1) Rk )

en groupant les parties réelles et imaginaires ça donne:

(-µRA - jwRkCk ) / (RA + ra + (µ+1) Rk + jw (( RA + ra ) Rk Ck)

Attention maintenant aux pièges : les constantes que vous entrez en A, B,C D sont en fait du code Pascal donc :

µ est interdit ! Si c'est une 12AX7 entrer 100 sinon on peut toujours entrer une résistance sous le nom de mu avec pour valeur 100 et ça marche aussi ( dans le futur j'ajouterai une colonne pour variables diverses).

Attention aussi RA et ra sont identiques pour le Pascal donc nommer plutôt l'impédance Anode-Cathode rak et non ra

En résumé

A : entrer -100*RA
B : -Rk*Ck
C : RA+rak+101*Rk
D : (RA+rak)*RkCk

et ça trace tout seul !

Bon amusement. N'hésitez pas si problème (mp ou ici).

Je retourne à la rédaction du document théorique : je pense qu'il faudrait faire des petits rappels mathématiques discrets auxquels le texte devra renvoyer de temps en temps.
Je vais donc rédiger çà :
- la trigonométrie sans sinusite
- cultivons nos différentielles
- dériver c'est prendre la tangente
- les nombres complexes sans complexe
- les logarithmes à son rythme.

Je sens que ça va me détendre !
A+
jptrol
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