[THEORIE] Droite de charge en classe AB

[latortuefolle]

C'est un DR504 (50W), push pull d'EL34 en classe AB (théoriquement).
Et tiens toi bien, 3k4, comme je le disais, c'est l'impédance du primaire de l'OT, donc si on s'en tient à la règle de Aïken et compagne, ça fait du 875 ohms par tube! Et là, je ne sais clairement pas me situer dans le tableau.

Ouais moi non plus. En même temps, 875ohms par tube... ça me parait vraiment pas beaucoup...

... plus ça va et moins je comprends.

Les amplis Marshall du genre JMP et JCM 800 avec leur primaire à 3,9k et 3,2k

par tube?

Par contre par rapport à la droite que tu as tracée, elle ne concerne que le mode de fonctionnement en classe A, à ce niveau de signal on n'est pas encore rentré en Classe B.

non. Le point de fonctionnement est à 300V, avec 50% de bias, et un swing sur la droite de charge qui est franchement assymétrique. On est bien en AB.

Sauf bien sur si j'ai rien compris...

[Mikka]

8O Où est le swing, je ne le vois pas !!!

3k9 et 3k2 c'est anode à anode.

Pour les PP de el34 on a fréqemment des charges aux alentours de 800 ohms en clase B pour la calcul du swing, c'est vrai ! (soit 3200/4)

Tu n'as pas de swing sans modification de la charge vu par ton PP.

Le swing est le fait que tu passes d'un mod en A à un mod en classe B .... d'où un variation de charge au yeux de ton PP.

[charpy]

je ne vois aucun inconvénient a exploser en pointe la puissance instantanée. je pense qu'on peut atteindre 2x ou 3x la dissipassion moyenne sans gros danger (ca n'engage que moi)

ce qui use les tubes a forte puissance c'est la température qui monte. c'est pour ca que la puissance dissipée est limitée ; pour ne pas trop chauffer l'intérieur du tube (filament revétu en particulier, grilles.... les températures élevées changent les propriétés des matériaux - structure cristaline e particulier...)

la puissance instantanée n'a pas une grosse influence sur la température du tube du fait de l'inertie thermique de celui ci. c'est pour ca que je pense qu'on peut y aller gaiment

[latortuefolle]

8O Où est le swing, je ne le vois pas !!!

il fait toute la droite de charge! Mais ça change rien, quand le swing est suffisant pour faire clipper les tubes, sur ma droite de charge on est en AB.

3k9 et 3k2 c'est anode à anode.

Pour les PP de el34 on a fréqemment des charges aux alentours de 800 ohms en clase B pour la calcul du swing, c'est vrai ! (soit 3200/4)

en B ça me choque moins. En AB avec un bias chaud, ça me parait énorme. 50W de puissance et un bias de 44mA pour les el34 du Hiwatt de loylo, on peut pas dire que l'on puisse parler de classe B... pourtant il a bien 800 ohms par tube...

Tu n'as pas de swing sans modification de la charge vu par ton PP.

La je te suis pas. Le principe d'une droite de charge est que l'on considère qu'elle est constante. Ok, un HP a une charge variable avec la fréquence, et ok, skot nous a dit que la droite de charge est en fait une helipse applatie.

C'est de ça que tu parles?

Mais bon, dans un premier temps, ce serait bien de comprendre le truc en supposant la charge fixe. Ce serait déjà pas mal. Enfin pour ma part en tout cas...

Le swing est le fait que tu passes d'un mod en A à un mod en classe B .... d'où un variation de charge au yeux de ton PP.

ouais... j'aime pas trop cette définition...

soit t'es A, et saturation (à gauche) et clipping (à droite) sont plus ou moins symétriques sur ta droite de charge. Alors t'es en A à faible swing, puis t'es en saturation.

Soit t'es en AB, ce qui signifie que ça va clipper (à droite) avant de saturer (à gauche) quand ton swing augmente, puis t'es en saturation. Ce n'est donc pas la même chose.

Après, c'est sur, en AB avec un swing faible, t'as un fonctionnement symétrique. Mais on peut pas vraiment parler de classe A qui change en AB avec le swing qui augmente et encore moins dire que le swing fait varier ta charge entre classe A et classe AB. La charge reste la même, seul le swing le long de la droite de charge change.

Ou alors, je comprends vraiment, mais vraiment rien, et ça va de pire en pire.

je ne vois aucun inconvénient a exploser en pointe la puissance instantanée. je pense qu'on peut atteindre 2x ou 3x la dissipassion moyenne sans gros danger (ca n'engage que moi)

Bon j'essaye de paraphraser ça pour voir si j'ai bien compris:

Puisque que les tubes ont une grande inertie thermique, même si en pic (extrémité gauche du swing) t'exploses la puissance instantanée, vu que de l'autre coté du swing (à droite) t'as une puissance quasi nulle, c'est la moyenne du swing qui compte.

Donc en fait, tant que IaDC*VaDC reste plus faible que la dissipation max, c'est ok.

Dit d'une autre manière, tant que le centre de symétrie du swing sur la droite de charge reste en dessous de la courbe de dissipation max, c'est ok.

C'est ça?

Donc vous confirmez bien tous la règle qu'en PP, ilf aut diviser par 4 la charge plaque à plaque pour l'avoir par tube?

[charpy]

Donc en fait, tant que IaDC*VaDC reste plus faible que la dissipation max, c'est ok.

Dit d'une autre manière, tant que le centre de symétrie du swing sur la droite de charge reste en dessous de la courbe de dissipation max, c'est ok.

C'est ça?

Donc vous confirmez bien tous la règle qu'en PP, ilf aut diviser par 4 la charge plaque à plaque pour l'avoir par tube?

Puissance : je préfère parler d'intégrale de la puissance instantanée sur une période ou encore de puissance moyenne sur une période. avec un signal de quitare qui a une enveloppe tres variable je n'aime pas vraiment parler de centre de symétrie.

Charge vue par chaque tube : je ne suis pas encore sur entre 1/2 ou 1/4. a priori 1/4 parait juste mais sachant que les deux parties du primaires débitent dans le meme secondaire je me demande si ca ne ramene pas la charge par plaque a 1/2...

depuis un moment j'ai une question de ce type qui me turlupine avec la mise en // des enroulements de secondaire... a suivre. tant que j'y suis a faire une palanquée de mesures je peux bien faire ca en plus

[a-wai]

Je continue dans l'histoire de la charge variable, l'explication semble tenir la route, mais il me semble qu'un transfo PP n'a qu'un seul primaire avec un tap à 50%, non ?
Donc il est logique pour un tube de voir un demi-enroulement en classe A, et donc la moitié de l'impédance PàP, jusque là on est d'accord...

Par contre pour le coup de la classe B 8O
La transfo est toujours relié au même demi-enroulement, physiquement les connections, nombre de spires etc... sont les mêmes ! Pourquoi il ne peut voir que la moitié des spires alors ?
C'est encore un coup du fonctionnement en alternatif (qui fait qu'en DC l'impédance = résistance DC et en AC c'est le facteur de transformation au carré x l'impédance du HP) ou c'est encore autre chose ?

Donc en fait, tant que IaDC*VaDC reste plus faible que la dissipation max, c'est ok.

J'en doute, vu que ça ne te donne que ta puissance au repos... Mais si le swing passe plus de temps au dessus de la courbe de dissipation max qu'en dessous (en simplifiant), bah ta puissance moyenne sur une période est supérieure à la puissance max du tube, et donc c'est mal

[charpy]

pour en revenir a l'mpédance : elle est propostionnelle au carré du nombre de tours donc la moitié des tours (point milieu) donne 1/4 de l'impédance.

par contre en PP les deux enroulements fonctionnent en opposition de phase. et débitent dans le meme secondaire.
a mon avis dans ce cas l'impédance résultante par plaque et de seulement 1/2 tant que le fonctionnement le blocage n'est pas atteint

une fois le blocaque d'un tube atteind on passerait a 1/4 de la charge PP sur le tube qui débite.
c'est a vérifier donc je n'en dit pas plus.

[latortuefolle]

Puissance : je préfère parler d'intégrale de la puissance instantanée sur une période ou encore de puissance moyenne sur une période. avec un signal de quitare qui a une enveloppe tres variable je n'aime pas vraiment parler de centre de symétrie.

Bon déjà, puisque le courant et la tension de plaque varient en antiphase, il n'y a donc pas vraiment de "puissance" AC, dans le sens IaACxVaAC, mais juste la puissance liée au centre du swing...

Et ouaip, c'est vrai, si l'inertie thermique de la lampe a une constante de temps plus longue que celle de la dynamique de la guitare, on peut encore augmenter la puissance dissipée... et ça complique encore la chose.

Donc la loi "droite de charge toujours tangente à la courbe de dissipation" est ultra sécuritaire... et la loi "centre du swing toujours en dessous de la courbe de dissipation" que j'étais en train de construire dans ma tête pour retravailler mes tableaux est sans donc aussi (trop) sécuritaire...

bon mais faudra bien arrêter une liste des variables importantes du probleme, et des variables négligeables, si on veut arriver à un jeux de règles de conception simples et efficaces...

Charge vue par chaque tube : je ne suis pas encore sur entre 1/2 ou 1/4. a priori 1/4 parait juste mais sachant que les deux parties du primaires débitent dans le meme secondaire je me demande si ca ne ramene pas la charge par plaque a 1/2...

faudrait que je me replonge dans le Lorentz and co... perso j'ai pas d'avis, mes souvenirs sont trop vagues...

Je continue dans l'histoire de la charge variable, l'explication semble tenir la route, mais il me semble qu'un transfo PP n'a qu'un seul primaire avec un tap à 50%, non ?
Donc il est logique pour un tube de voir un demi-enroulement en classe A, et donc la moitié de l'impédance PàP, jusque là on est d'accord...

Par contre pour le coup de la classe B 8O
La transfo est toujours relié au même demi-enroulement, physiquement les connections, nombre de spires etc... sont les mêmes ! Pourquoi il ne peut voir que la moitié des spires alors ?

euh... je crois que c'est la même règle pour les 3 classes, c'est jsute lié au fait qu'en PP chaque tube n'utilise que la moitié de l'enroulement du primaire. Ou alors, j'ai encore rien compris...

C'est encore un coup du fonctionnement en alternatif (qui fait qu'en DC l'impédance = résistance DC et en AC c'est le facteur de transformation au carré x l'impédance du HP) ou c'est encore autre chose ?

sans doute...

Donc en fait, tant que IaDC*VaDC reste plus faible que la dissipation max, c'est ok.

J'en doute, vu que ça ne te donne que ta puissance au repos... Mais si le swing passe plus de temps au dessus de la courbe de dissipation max qu'en dessous (en simplifiant), bah ta puissance moyenne sur une période est supérieure à la puissance max du tube, et donc c'est mal

quand je parle de IaDC et VaDC, je parle pas du bias au repos Ia0, mais du bias en général, quelque soit le signal d'entrée. Si le bias IaDC augmente avec le niveau sonore, vu que l'on reste sur la droite de charge qui a une pente négative, VaDC diminue... donc c'est le produit IaDCxVaDC qui compte et non IaDC*Va0, où Va0 est la tension de plaque au repos.

IaDC et VaDC sont donc les composantes DC du swing, soit le "centre de symétrie" du swing.

Enfin, je sais pas si je suis clair...

Edit:

pour en revenir a l'mpédance : elle est propostionnelle au carré du nombre de tours donc la moitié des tours (point milieu) donne 1/4 de l'impédance.

par contre en PP les deux enroulements fonctionnent en opposition de phase. et débitent dans le meme secondaire.
a mon avis dans ce cas l'impédance résultante par plaque et de seulement 1/2 tant que le fonctionnement le blocage n'est pas atteint

une fois le blocaque d'un tube atteind on passerait a 1/4 de la charge PP sur le tube qui débite.
c'est a vérifier donc je n'en dit pas plus.

ah ok, donc l'impédence varie bien avec la classe... bon je retourne me coucher.

[charpy]

pour la puissance dissipée on parle bien d'un tube (pas de la sortie) donc on se fiche de la phase.
la puissance est moyenne est l'intégrale sur une période de la tension instantannée*le courant instantanné

c'est vrai quelque soit le déphasage. il faut juste veiller que la tension et le courant dans un tube restent toujours positif (facile!)
c'est vrai que si ont Imoy * Vmoy il faut tenir compte du déphasage moyen et il faut rajouter le "cos alfa". (pas facile a trouver)

ah ok, donc l'impédence varie bien avec la classe...

c'est ce qu'il me semble a vue d'oeil mais CA RESTE A VERIFIER ou a démontrer!

[f_da]

Donc en fait, tant que IaDC*VaDC reste plus faible que la dissipation max, c'est ok.

J'en doute, vu que ça ne te donne que ta puissance au repos... Mais si le swing passe plus de temps au dessus de la courbe de dissipation max qu'en dessous (en simplifiant), bah ta puissance moyenne sur une période est supérieure à la puissance max du tube, et donc c'est mal

quand je parle de IaDC et VaDC, je parle pas du bias au repos Ia0, mais du bias en général, quelque soit le signal d'entrée. Si le bias IaDC augmente avec le niveau sonore, vu que l'on reste sur la droite de charge qui a une pente négative, VaDC diminue... donc c'est le produit IaDCxVaDC qui compte et non IaDC*Va0, où Va0 est la tension de plaque au repos.

IaDC et VaDC sont donc les composantes DC du swing, soit le "centre de symétrie" du swing.

Je crois que vous mélangez les trucs.
Le bias c'est la polarisation du tube au repos en l'absence de signal donc.
Dès qu'on applique un signal sur la grille Vg le couple (u,i) obtenu sur la droite de charge est un point de fonctionnement, pas un bias. En appliquant une tension de grille variable, le point de fonctionnement se balade sur la droite de charge à la même fréquence, c'est le phénomène d'amplification . La puissance instantanée dissipée est alors le produit u*i du point de fonctionnement.

Concernant la charge du tube après m'être replongé dans les reflexions et lectures (merci Mikka) je m'oriente aussi vers l'analyse de Charpy:

- le Z = 1/4 Zpp quand un seul tube débite, c'est ok pour moi maintenant, ca se démontre bien à partir des loi de base des transformateurs:
Np/Ns = Up/Us = Is/Ip => (Np/Ns)^2 = Zpp/Zs
Quand un seul tube débite il le fait dans Np/2 d'où le 1/4 Zpp pour la charge du tube.
- le Z = 1/2 quand les 2 tubes débitent en même temps le même courant, j'ai pas encore trouvé de demo convaincante, mais toutes les sources converges, j'ai donc un à priori positif.

Depuis longtemps je me demande comment en PP AB dans la zone de recouvrement, on arrive à avoir une sommation du signal qui reconstitue parfaitement le signal initial. Je pense maintenant que c'est lié à la charge de chaque tubes qui change progressivement en fonction de sa participation dans le transfo, ce qui permet à un tube de fournir un peu plus quand l'autre fourni un peu moins. Cette transition ne peut être que progressive depuis la zone ou les 2 tubes débitent le même courant (Zpp/2) jusqu'à la zone ou un tube ne débite plus (Zpp/4).

Je vais relire l'approche de Mikka pour voir si j'y retouve mes petits et j'essaierais d'étudier tout cela expérimentalement. Ca devrait pas être compliquer: une série de mesure (u,i) sur un tube en fonctionnement donnera la courbe d'impédance dynamique du tube.

[latortuefolle]

pour la puissance dissipée on parle bien d'un tube (pas de la sortie) donc on se fiche de la phase.
la puissance est moyenne est l'intégrale sur une période de la tension instantannée*le courant instantanné

c'est vrai quelque soit le déphasage. il faut juste veiller que la tension et le courant dans un tube restent toujours positif (facile!)
c'est vrai que si ont Imoy * Vmoy il faut tenir compte du déphasage moyen et il faut rajouter le "cos alfa". (pas facile a trouver)

nan mais, la droite de charge a une pente négative, donc quand ton courant augmente la tension diminue. C'est ça que je veux dire par "déphasage". Donc la puissance n'est pas l'amplitude de la variation de courant*l'amplitude de la variation de tension.

Enfin, je crois que l'on dit la même chose avec des mots différents.

Et pour la dissipation, le terme "puissance dissipée" en lui même ne me smeble pas très rigoureux. Car on ne parle pas d'un courant qui passe dans une résistance et donc de la dissipation de cette résistance, mais du produit entre la tension et et le courant en un point du circuit. Il ne s'agit donc pas de "dissipation" au sens propre du terme, même si le produit IaxVa a la dimension d'une puissance. Enfin, c'est comme ça que je vois les choses.

c'est ce qu'il me semble a vue d'oeil mais CA RESTE A VERIFIER ou a démontrer!

ok.

[charpy]

il ne faut pas mélanger la puissance audio qui est bien lié a une variation d'amplitude du signal et la puissance dissipée dans le tube.

je pense que ce sont les histoires de point de fonctionnement moyens qui créent cette confusion. il faut raisonner en instantanné, et pas en moyen, et retrouver la moyenne sur une durée par intégration (relativement facile avec un signal périodique bien connu : carré, sinus...).

la puissance dissipée par le tube est la valeur absolue du courant traversant le tube * la valeur absolue de la tension cathode-plaque

peut importe qu'ils varient ou pas - si elle varie il faut faire l'intégrale sur une durée pour avoir la puissance moyenne - et que le courant varie en phase avec la tension ou hors phase

a chaque instant il y a une valeur de courant et une valeur de tension donc une puissance dissipée. au repos a chaque instant c'est la tension "A+" x "Ibias".

[latortuefolle]

il ne faut pas mélanger la puissance audio qui est bien lié a une variation d'amplitude du signal et la puissance dissipée dans le tube.

je pense que ce sont les histoires de point de fonctionnement moyens qui créent cette confusion. il faut raisonner en instantanné, et pas en moyen, et retrouver la moyenne sur une durée par intégration (relativement facile avec un signal périodique bien connu : carré, sinus...).

je dis pas le contraire, je dis juste que Va diminue quand Ia augmente et vis versa ("antiphase" quoi). Donc quand Ia augmente, la puissance dissipée instantanée n'augmente pas forcément en proportion et donc il faut se méfier. On est donc bien d'accord.

Bon, voici une petite image pour visualiser ce que j'essaye de dire :



Dans le graph de gauche la courbe noire est la courbe de dissipation (pour un tube de puissance dissipée max de 12W (el84, 6V6)), la courbe rouge est une droite de charge (5kohms), posée +/- au hazard.

Dans le graph de droite, la ligne noire marque la limite de 12W de dissipation max, et la courbe rouge montre la puissance dissipée instantanée en fonction de Va lorsque l'on se ballade sur la droite de charge.

On voit bien que cette dernière est une parabole inversée. Et c'est la même chose en fonction du courant instantané:



On peut déplacer la droite de charge et changer la charge tant que l'on veut, c'est la même chose: la variation de la puissance dissipée est une parabole inversée.

[Mikka]

Tout ça avance bien.

Pour mois le rapport Za = Za-a x 1/2 pour la plage de fonctionnement en classe A et le rapport Za = Za-a x 1/4 pour la plage de fonctionnement en classe B me semble assez évident et compréhensible.
Celà va dans le sens de la possibilité de dissiper plus en classe B et d'amplifier plus aussi. C'est en corélation avec le fait que l'on ne travail que sur un "demi-signal". Donc je penche aussi dans ce sens ... les tests nous diront ce qu'il en est dans la réalité.

C'est intéressant de voir comment l'intuition rebondit avec la théorie et comment les tests relancent le processus pour, j'en suis sûr, au final, nous conduire vers une compréhension de nos PP.

D'après ce que j'ai lu, il ne faut pas concidérer la classe AB comme une réalité physique mais une adaptation théorique d'un mode de fonctionnement qui est glissant, passant de la classe A à la classe B en fonction de l'intensité du signal et si la classe AB existe dans une réalité physique elle ne doit alors n'éxister que durant un court instant, celui de la transition, un peu comme l'instant de suspention dans l'air lorsqu'on saute d'un point vers un autre.

Ca serait bien de pouvoir approcher les tests en recherchant aussi ce fameux point de transition et voir comment ça réagit.

[latortuefolle]

Je sens qu'au final, on va tout décorticer aussi ultra compliqué que ce soit, et qu'au final on conclura qu'il y a qu'à se tenir à la règle "classe AB = bias de 70%" que t'avais posé dès le départ

Je suis pas convaincu par le coup de la charge qui est différente en A et en AB en PP. Car je vois pas pourquoi la charge que voit un demi enroulement du primaire dépend du courant qui passe dans l'autre demi enroulement.

EDIT:

Une vague idée qui sort du brouillard qui pourrait expliquer pourquoi 1/4 en B et 1/2 en A:

- classe B: seulement la moitié de l'enroulement du primaire fonctionne. Ca créé moins de courant dans le noyau, donc moins d'amplitude de courant dans le secondaire. Le courant ET la tension sont divisés par deux. Donc la charge par 4.

- classe A: tout l'enroulement du primaire fonctionne, le courant n'est donc pas divisé par deux car les deux tubes débitent en hors phase, donc d'un tube à l'autre. En push-pull quoi... Seul la tension est divisée par deux car elle est prise depuis le milieu de l'enroulement. On a un rapport 1/2.

Donc en AB, bonjour pour prédire la forme de la droite de charge...