Qu’est-ce que la crossover distortion ou distorsion de croisement en français?
C’est un contenu harmonique impair ressenti comme désagréable et non musical par l’oreille humaine qui apparaît parfois sur les amplis de type Push-Pull en classe AB et plus généralement en classe B au niveau de l’étage de puissance et qui se traduit à l’oscilloscope par une petite déformation de la sinusoïde au moment même où les deux signaux se croisent en passant d’un signal positif vers un signal négatif et inversement alors qu’une des deux lampes cesse d’amplifier le signal et que l’autre commence à l’amplifier. Selon le point de polarisation, il y a une durée de temps plus ou moins longue durant laquelle les deux tubes sont dans des parties non linéaires de leurs courbes de fonctionnement, et ce “pli” dans les courbes de transfert entraîne une distorsion, ou encoche , au point de passage par zéro de la forme d’onde reconstruite.
Lors d’un fonctionnement normal, c’est à dire sans faire distordre l’étage de puissance, cette distorsion de croisement est généralement dû à un réglage de BIAS réglé trop froid lequel réduit fortement l’angle de conduction (voir article sur l’angle de conduction) en abaissant fortement voir totalement la proportion de classe A dans le fonctionnement de l’étage de puissance en Push-Pull. L’intérêt d’un Push-Pull en classe AB est justement d’améliorer le rendement de l’étage de puissance par rapport à une polarisation en pure classe A tout en évitant la distorsion de croisement qu’entraîne automatiquement une polarisation en pure classe B. On cherche donc ici à tirer parti du meilleur des deux modes de fonctionnement.
Voici un exemple d’un étage de puissance de classe AB biasé trop froid qui présente de la distorsion de croisement.
L’image ci-dessous montre en bas les deux signaux en sortie du déphaseur et au-dessus le signal résultant au secondaire du transformateur de sortie.
Progressivement en remontant légèrement le courant de BIAS on aperçois très nettement sur l’image ci-dessous une amélioration et la réduction de la distorsion de croisement.
La distorsion de croisement disparaît totalement avec un BIAS correctement réglé comme le montre l’image ci-dessous.
Il existe un autre cas d’apparition de cette distorsion de croisement. Parfois lorsqu’un étage de puissance en Push-Pull de classe AB1 est poussé jusqu’à saturation, ce qui est un cas courant pour un ampli guitare et particulièrement ceux de conception vintage mono-canal comme par exemple le JTM45 de chez Marshall ou le Vibrolux Reverb Blackface de chez Fender (liste très loin d’être exhaustive), une distorsion de croisement apparaît alors qu’elle est absente lorsque celui-ci ne sature pas ou très peu, bien que le BIAS soit correctement réglé. Une saturation désagréable comprenant des harmoniques impairs se mêle alors à la belle saturation très appréciées des guitaristes.
Voici un exemple montré à l’oscilloscope ci-dessous.
Alors que le signal est parfaitement linéaire lorsque l’étage de puissance ne sature pas ainsi qu’en très légère saturation, une distorsion de croisement apparaît subitement alors que le niveau de saturation augmente (voir image ci-dessous).
Mais alors que se passe-t-il ?
Arrivée à un certain niveau de “Cut Off” la grille de contrôle des lampes de puissance communément appelée G1 peuvent se mettre à consommer beaucoup de courant faisant varier la polarisation vers un fonctionnement de type classe AB2, alors que l’alimentation n’est pas prévue pour, ce qui a pour conséquences parallèlement de faire chuter la tension d’anode tout en biasant le tube dans une direction encore plus froide entraînant le fonctionnement des tubes vers plus de classe B et moins de classe A et comme nous l’avons vu juste avant, un BIAS réglé trop froid conduit à l’apparition de cette distorsion de croisement.
Techniquement, un courant de grille circule lorsque la grille du tube devient positive par rapport à la cathode. Cela se produit sur les pics positifs du signal de commande.
Lors d’un signal dont le pic est supérieur en tension à celle de la polarisation, le condensateur de liaison se charge à une tension plus élevée, il essaiera donc de pousser la grille plus négativement, agissant ainsi pour réduire le courant du tube (le polarisant davantage vers la coupure, le point de cut off en anglais) ce qui crée l’effet de distorsion. En même temps, le condensateur de découplage de la cathode – dans le cas d’un tube polarisé par cathode-bias – se charge en augmentant la tension de la cathode, ce qui agit sur la polarisation et pousse le tube encore plus vers le point de cut off. Il y a donc dans ce cas un double effet conjoint. Si le tube met trop de temps à se stabiliser et qu’il est encore en déséquilibre lors de son approche du point de cut off, alors apparaît une distorsion de croisement car le bias est à ce moment là encore trop froid.
La distorsion de croisement visible à l’oscilloscope ci-dessus se produit plus généralement en cas d’overdrive raisonnable continu, l’overdrive très fort (high gain) momentané vous donne plutôt de la distorsion de blocage.
Comment résoudre ce problème :
Le changement de la résistance de fuite (de pied de grille) aidera à évacuer plus rapidement la charge du condensateur de couplage et ainsi la récupération après surcharge sera bien meilleure et plus rapide.
L’augmentation de la résistance de grille (bouchon) limite le courant qui peut circuler. Le faire passer de 1K5 à 5K6 signifie que vous cherchez à réduire le courant de grille et que le condensateur de découplage de cathode et le condensateur de liaison se chargeront moins, réduisant ainsi les 2 éléments qui tentent de conduire le tube vers la coupure. Cela affecte à la fois la distorsion de blocage et la distorsion de croisement, mais attention à ne pas trop abaisser la fréquence de coupure.
La solution la plus simple et la plus efficace est donc souvent en cas de distorsion de croisement de baisser la valeur des résistances de pied de grille afin d’améliorer aussi l’impédance d’entrée et ainsi de réduire fortement le courant de grille.
Plus généralement, lors d’un dépannage, comprenez que tout ce qui peut perturber la bonne polarisation d’un tube peut causer de la distorsion de croisement ou de la distorsion de blocage.
La solution de Paul Ruby
Attention ! C’est une solution uniquement applicable sur un étage de puissance polarisé par cathode BIAS.
Paul Ruby propose de mettre une diode Zener et une diode standard cathode face à cathode avec l’anode de la diode Zener reliée à la résistance bouchon de grille et l’anode de la diode standard reliée à la masse, pour chacune des deux sorties du déphaseur. Les deux diodes se retrouveront donc en parallèles avec la résistance de pied de grille. Il faudra choisir une diode Zener d’une valeur de tension légèrement supérieure au double de la tension de BIAS de la cathode. Vous laissez le tube de sortie tirer un peu de courant de grille lorsqu’il est saturé, de sorte que vous n’introduisez pas de son écrêté par diode, mais vous limitez jusqu’où vous le laissez aller dans la classe AB2, de sorte que la distorsion de croisement sera au mieux annulée ou au pire considérablement réduite et ne devrait plus être un problème significatif.
Voici un schéma qui montre le principe du montage des diodes.
Rédacteur : Mikka Grytviken
Merci au site et forum du Projetg5.com
