Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Pour la conception et la réalisation de vos amplis.
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Mikka
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Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Salut,

Je vais exposer ici avec autant de détails que possible l'étude et la réalisation de ce projet.

C'est un projet basé sur un certain nombre d'éléments de récupération.

Premièrement le transfo d'alim dont l'étude et la modification nécessaire à son utilisation dans ce projet ont déjà été présentés ici

Etude générale du Fellow 13

Le préamp

Je suis à la recherche d’un préamp dynamique tout en offrant la possibilité d’avoir une distorsion moelleuse, chaleureuse et organique. Le préampli sera constitué de deux 12AX7.

Au final vous reconnaîtrez probablement les éléments inspirateurs de mon projet.

Ca sera aussi l’occasion d’aborder différentes manières de polariser et d’utiliser des triodes de type 12A*7 / ECC8*.

Nous allons donc étudier chaque étage un par un en commençant par V2a qui est la première triode du seconde étage du préampli.

Le design est très traditionnel en lui même avec un résistance d’anode de 100k et une résistance de cathode de 1,5k sous une tension d’alimentation de 280V, ce qui correspond à une polarisation en classe A.

Voici la droite de charge.

Image

Que voit-on ?

A est le point de blocage pour lequel la triode ne draine aucun courant.
C’est le premier point que je trace car il est très simple puisque n’ayant aucune consommation de courant aucune chute de tension n’existe aux bornes de la résistance d’anode.
B est quant à lui le point théorique pour lequel la lampe drainerait le maximum de courant.
Le calcul en est très simple, nous connaissons U=280V et Ra=100k ainsi I = U/R = 280 / 100k = 2,8mA.
Avec ces deux points, il est maintenant facile de tracer la droite de charge – en rouge sur le graphique.

Chaque point de croisement avec les courbes de grille de control (G1) permet de tracer la courbe de transfère.

A ce stade il est facile d’en déduire les valeurs de tension de cathode et de consommation de la lampe polarisée par notre résistance de cathode de 1,5k.

Généralement en guitare nous ne sommes pas à la recherche d’un montage des plus linéaires, une coloration harmonique est même souvent souhaitée et souhaitable. Cependant vous remarquerez que j’ai choisi un point de polarisation relativement central situé à 1,5V pour une consommation au repos de 1mA . Il existe différentes façons d’obtenir de belles colorations harmoniques et d’agréables et musicales distorsions ce que nous verrons plus loin.

R = U/I = 1,5 / 0,001 = 1500

Partant de la droite de charge nous déduisons alors facilement les éléments suivant, Ua = 180V, Uk = 1,5V et Ia = 1mA, lorsque la triode est au repos.

On peut aussi lire que les pics de consommation max de la triode de 12AX7 ainsi polarisée atteindrons 1,85mA pour Ug1 = 0V lequel et le point de blocage créateur de l’écrêtage générateur de la distorsion connu aussi sous l’appellation Overdrive qui à mon sens exprime nettement mieux l’idée de surmenage de la lampe.

Jusqu’ici nous nous trouvons dans une approche très traditionnelle

... à suivre ...
Modifié en dernier par Mikka le 19 déc. 2010, 22:30, modifié 1 fois.
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jeff10
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par jeff10 »

Bonjours Mikka!
Sans déstabiliser ton topic,en prenant tes explications,je m'entraine à exercer mes droites de charge de mon cathy
Je suis perdu sur le coté gauche du graphe
car Ug =Uk?
Merci!
Grand mikka du Nirvana :wink:
Ia=Ub/q+Ra+Rk(µ+1) 360/62,5+1,5*100
1,5 * 1 = 150/360=1,1465ma
Uk=1,1465*1500=1,719V
Va=360-1,1465*100000=245,35V

Image
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Salut Jeff !

Bien sur que Uk = Ug puisque qu'il sagit d'un cathode BIAS.

Enfin si j'ai bien compris ta question.

:wink:
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jeff10
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par jeff10 »

Ok Mikka!
Mon calcul est il bon?
car je te suis dans le detail du sujet
Merci!

J'ai discuté avec Joseph,à propos du calcul du dephaseur de schmidt
oui ben là ca me fais un peut peur,puisque faut dejà assimiler le cathode bias.

Super! :)
Modifié en dernier par jeff10 le 13 déc. 2010, 20:22, modifié 2 fois.
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Oui c'est bon au détail près que si tu as un Ra de 100k tu devrais être en // avec ma droite.

:wink:

Le déphaseur sera vu en temps voulu dans la suite de ce topic.

:wink:

Edit :

Pour continuer nous allons aborder la polarisation de V1, la première lampe et le première étage d’amplification.
Il s’agit d’un montage en double triode à anodes et cathodes communes dont voici le schéma de principe.

Image

Voici les valeurs des composants mis en œuvre :
Ra = 220k
Rk = 1,5k
U = 280V

Il nous faut tenir compte du fait que chacun des composants sera traversé par le courant des deux triodes simultanément. De ce fait chaque valeur de composant peut-être comprise comme étant deux fois plus importante. Pour tracer la droite de charge je vais donc utiliser les valeurs suivantes, Ra = 440k et Rk = 3k.

Voici la droite de charge.

Image

On se retrouve avec une droite de charge dont la pente est extrêmement réduite. Attention à la capacité d’entrée qui est deux fois supérieure. On peut aussi remarquer que pour une variation de -1V en entrée on aura une variation de la tension de sortie de 75V alors que pour une variation d’entrée de +1V on aura en sortie une variation de 60V d’où une dissymétrie de 20% très largement supérieure à un montage plus standard d’ou une coloration du signal très marquée. Le gain en tension global serait de 260V / 3,9V = 66,67V donc au final un gain sommes toutes très ordinaire. L’impédance de sortie serait de 110V / 0.0018A = 61k Ohms.

La suite bientôt ...
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roffli
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Re: Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par roffli »

Salut Mikka,
Mikka a écrit :Attention à la capacité d’entrée qui est deux fois supérieure
peux-tu expliquer cette phrase ?
merci
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Oui biensure !

Les deux grilles se retrouvent en // donc les capacités de grilles sont aussi en // et celles-ci lorqu'elles sont en // s'aditonnent.

Ainsi il faudra diviser par deux la résistance de grille d'entrée pour une action identique, par exemple au lieu d'une r de grille de 68k je mettrai une 33k pour une même fréquence de coupure que sur un montage traditionnel.
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par roffli »

merci, c'est clair :good:
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par jeff10 »

Bonsoir Mikka
Qu'el est l'interret de faire fonctionner le tube en //
Avoir plus de Dynamique?
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bimole
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par bimole »

Bonsoir,
Il nous faut tenir compte du fait que chacun des composants sera traversé par le courant des deux triodes simultanément. De ce fait chaque valeur de composant peut-être comprise comme étant deux fois plus importante. Pour tracer la droite de charge je vais donc utiliser les valeurs suivantes, Ra = 440k et Rk = 3k.
Euh sauf erreur de ma part, mettre deux tube en parallèle aboutit à drainer deux fois plus de courant (gm doublé) donc à même polarisation de grille, la résistance de charge devra être deux fois plus faible pour occasionner la même chute de tension qu'en triode unique.

De plus, les sections étant en parallèle, la résistance interne résultante est deux fois moindre, ce qui fait que la triode équivalente a le même gain (g*2*Ra/2...). On profite juste d'une impédance de sortie deux fois plus faible. Du coup je doute des 61k de Zout pour une 2 triodes 12AX7 en parallèle... Cette valeur étant proche de Ra mono triode (pour une 12AX7 toujours, 68k de mémoire).

Ensuite, d'un point de vue "signal propre", une simple triode suivie d'un CF fera aussi bien sinon mieux (Zout encore plus faible). La différence se faisant peut être au niveau de la coloration apporté par les non linéarité d'un circuit à l'autre...
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Salut Jeff,

Oui un peu plus de dynamique mais surtout je pense que le plus intéressant c'est le fait qu'il y est cette déformation du signal entre la demi altérnance positive et la demi alternance négative comme je le fait remarquer.
On peut aussi remarquer que pour une variation de -1V en entrée on aura une variation de la tension de sortie de 75V alors que pour une variation d’entrée de +1V on aura en sortie une variation de 60V d’où une dissymétrie de 20% très largement supérieure à un montage plus standard d’ou une coloration du signal très marquée.
Nous pourrions obtenir quelque chose de similaire avec une seule triode, une résistance d'anode de 447k et une résistance de cathode de 3k3 mais dans ce cas nous perdrions énormément de gain alors que le doublage de la triode permet ici de concerver un gain comparable à un montage traditionnel.

Je pense que c'est un point qui devrait fortement influencer le caractère final du son.
Euh sauf erreur de ma part, mettre deux tube en parallèle aboutit à drainer deux fois plus de courant (gm doublé) donc à même polarisation de grille, la résistance de charge devra être deux fois plus faible pour occasionner la même chute de tension qu'en triode unique.
Je n'ai jamais dit le contraire ...

:?:
De plus, les sections étant en parallèle, la résistance interne résultante est deux fois moindre, ce qui fait que la triode équivalente a le même gain (g*2*Ra/2...). On profite juste d'une impédance de sortie deux fois plus faible. Du coup je doute des 61k de Zout pour une 2 triodes 12AX7 en parallèle... Cette valeur étant proche de Ra mono triode (pour une 12AX7 toujours, 68k de mémoire).
Et bien fait le calcul pour nous et donne nous le résultat que tu trouves car gm étant doublé et Ra étant de 220k je ne vois pas quel est ton raisonnement mais il m'intéresse.

:wink:


Nous allons maintenant revenir sur le deuxième étage du préampli.
Nous avons déjà étudié plus haut la polarisation de V2a, nous allons maintenant nous pencher sur la triode qui va suivre V2a c’est à dire V2b. Je rappelle que le but au niveau de cette étage du préamp est d’obtenir une belle saturation. C’est donc l’endroit rêver pour utiliser un montage généralement connu sous le nom de DC cathode follower.

Voici à quoi ressemble ce type de montage.

Image

On reconnais aisément le cathode follower, c’est la triode sans résistance d’anode, on récupère alors le signal au niveau de la cathode par le biais de l’action de la résistance de cathode.

Voici les valeurs que nous devons connaître :
U = 280V
Rk = 56k

Maintenant jetons un coup d’œil à la droite de charge.

Image

Le fait qu’il n’y ai pas de résistance d’anode fait que le tube va se comporter différemment. La tension d’anode reste donc constante et la cathode prend alors en charge le rôle habituelle de l’anode. Voilà pourquoi il nous faut renverser le repérage de tension sur le haut du graphique.

On constate que la grille se retrouve en situation relative de tension positive, elle va tendre à retourner vers zéro ce qui va induire un courant de grille. Sur la partie marron de la droite de charge on peut lire que ce courant de grille va tendre vers une valeur de 0,5mA. Ce courant viendra de la résistance d’anode le la triode précédente, c’est à dire V2a ce qui va entraîner une chute de tension supplémentaire au borne de sa résistance d’anode. On peut facilement la calculer comme suit :

U = RI = 100k x 0,0005 = 50V

Dans un premier temps on voit donc que ce montage va accentuer l’apparition de distorsion au niveau de V2a mais on peut aussi remarquer que V2b est bloquée à 0V ce qui fait que la partie la plus positive du signal sera compressée.

Ce qui peut sembler comme un très mauvais montage pour un audiophile s’avère être le moyen d’obtenir un belle overdrive chaud et doux pour un guitariste.

Voilà, la première étape pour ce qui est du design du préamp est atteinte.

Je peux maintenant déduire la consommation globale du préamp qui me sera utile lors de l’étude de l’alimentation de l’ampli.

Iv2a = 1mA
Iv2b = 3,2mA
Iv1 = 0,75mA
Ipreamp = 4,95mA

Il est temps maintenant d’aborder le voicing de l’ampli.

Il est important à ce niveau de savoir quel sera le type de lampes de puissance utilisées. Chaque tube possède déjà sa propre couleur et sont propre voicing ce qui doit être pris en compte dans l’étude du voicing du préampli.

Pour ce projet je vais m’orienter vers un push-pull d’EL84 lesquelles sont connues pour donner un son rond et médium. En même temps je suis à la recherche d’un Tone Stack simple et efficace avec seulement deux potards un d’aigu et un autre de basse. Je suis à la recherche d’un son d’esprit Vox / Matschless que je vais adapter à mes goûts. Le Tone Stack ainsi que le design du canal Top Boost d’un AC30 me semblent être les éléments idéaux pour atteindre mes objectifs et vous l’avez déjà compris, cette ampli sera fort inspirer par certains amplis mythiques des deux marques citée ci-dessus.

Regardons comment se comporte le TS d’un Vox AC30.

Image

En vu de garder une bonne quantité du gain disponible je vais découpler les deux résistances de cathodes pour V1(a & b) et V2a par des condensateurs de 22µf ce qui nous donne la fréquence de coupure suivante :

F= 1/(2pi x Ck x Rk)= 1/(6,28 x 0,000022 x 1500) = 4,8Hz

Dans un même temps il s’agit d’un ampli d’esprit Rock British qui a pour but de nous donner accès à bon niveau d’overdrive. On sait qu’un overdrive élevé ne fait pas bon ménage avec un voicing riche en basses. On peut aisément contrôler le niveau des basses par le biais du condensateur de liaison qui va se situer entre le couple former par V1a, V1b et V2a. Tenant compte du caractère des EL84 et du voicing du TS, j’ai choisi comme fréquence de coupure 700Hz laquelle va me permettre de calculer la valeur du condo de liaison comme suit.

C = 1/(2pi x F x R) = 1/(6.28 x 700 x 220k) = 1,034nF
Un condo de 1nF sera parfait.
Le design du préamp est quasi terminé il manque le choix du potentiomètre de gain.
Je choisi un potard de 500k pour ne pas surcharger l’entrée de grille de V2a et je vais lui adjoindre un bright cap d’une valeur entre 100p et 250p que les premiers testes me permettrons de choisir à l’oreille.

Voici le schéma du préampli dans sa version Bêta.

Image

Voilà pour aujourd'hui ...
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par bimole »

Bonjour,
Et bien fait le calcul pour nous et donne nous le résultat que tu trouves car gm étant doublé et Ra étant de 220k je ne vois pas quel est ton raisonnement mais il m'intéresse.
Entendons nous bien, Ra est la résistance interne du tube, et non la résistance de charge. Si tu dessines le schéma équivalent de deux triodes identiques en parallèle, tu devrais t'apercevoir que les transconductances s'additionnent et que la Ra résultante est divisée par deux, ce qui fait un µ résultant identique à la triode seule (mais Zout/2...).

Ensuite, si tu considères un étage simple triode chargé par, imaginons 150k à l'anode et 1.5k à la cathode, la mise en parallèle de deux sections de 12AX7 imposera 75k à l'anode et 750R à la cathode pour que les triodes seules soient dans les même conditions que "150k 1.5k mono triode". Et non pas charger le duo par 300k et 3k, ou alors j'ai mal compris la phrase suivante :

Il nous faut tenir compte du fait que chacun des composants sera traversé par le courant des deux triodes simultanément. De ce fait chaque valeur de composant peut-être comprise comme étant deux fois plus importante. Pour tracer la droite de charge je vais donc utiliser les valeurs suivantes, Ra = 440k et Rk = 3k.
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Ah oui, visiblement tu n'as pas compris ce que j'ai voulu dire.

Effectivement pour un même résultat de polarisation identique en suivant ton exemple à 150k pour Ra et 1,5k pour Rk avec une seule triode, il te faudra bien utiliser une Ra de 75k et une Rk que 750, ceci est entendu !

:wink:

Mais ma démarche est inverse puisque en soi je clone plus ou moins le schéma d'un Lightning donc je ne cherche pas à retrouver une pola donner et équivalente à celle d'une simple triode mais juste à tracer la droite de charge d'un montage déjà défini et ayant une Ra de 220k et une Rk de 1,5k.

Tu ne me dis cependant toujours pas comment tu calcules ton Zout !

En ce qui me concerne je l'ai calculé par methode graphique tel que Merlin Blencow la présente dans son pdf sur les préamplis.

J'ai l'impression que tu concidères Zout comme étant une valeur constante, ce qui est faut car elle dépend fortement de la polarisation.

:wink:
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par jeff10 »

Mikka
Tu parle de cette deformation du signal?
celuici pris sur V1b control de tone
preamp fender lead 75 =twin similaire

Image


Yes! Faut que je repenche
Merci! Mikka!
Modifié en dernier par jeff10 le 20 déc. 2010, 22:41, modifié 1 fois.
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Re : Fellow 13, un projet sur base de récupérations.

Message non lu par Mikka »

Non.

:)

Ce dont je parle ressemble plus à une compression sur une des demi-alternances, le pic se voyant l'égermant écrasé mais rien à voir avec un signal carré non plus !

:wink:

Edit :

Nous allons à présent aborder le déphaseur connu aussi sous l’appellation Phase Inverter ou sous son diminutif PI.

Comme c’est le cas dans la majorité des amplis dont l’étage de puissance est un push-pull, le type de déphaseur que nous allons utiliser pour se projet est un déphaseur de Schmidt qui n’est rien d’autre qu’une variante du long-tailed pair qui dans notre cas ne comportera pas de boucle de contre réaction elle même connue sous le nom de Negative Feedback NFB.

Voici le schéma du déphaseur.

Image

Il faut noter que la résistance de cathode Rk est commune aux deux triodes, ici des 12AX7.

Jetons un œil sur la droite de charge pour expliquer et comprendre son fonctionnement.

Image

Du fait de la résistance de queue, la tension d’anode relative vue par les triodes est 60V en dessous de sa valeur réelle. Dans notre cas, du fait qu’il n’y ait pas de contre réaction, la résistance de queue se doit être suffisamment élevée car elle joue un rôle essentielle dans l’équilibre des deux signaux de sortie entre les deux branches du déphaseur. Cette valeur est un compromis pour un bon équilibre tout en conservant une dynamique, un headroom et un gain acceptable. Je sais que le préampli compressera bien et que le niveau de sortie de celui-ci sera bien maîtrisé (voir le schéma du préamp plus haut).

Me basant sur la droite de charge je peux voir que le signal d’entrée ne sera pas corrompu en dessous de 6V d’un pique à l’autre. C’est une valeur que je dois noter pour la comparer par la suite à mon signal de sortie du préamp.
Non pas que je ne cherche pas a avoir de la distorsion de déphaseur, mais il est intéressant que celle-ci apparaisse parallèlement à celle du préamp ou éventuellement après et non pas avant ce qui pourrait rendre la plage d’obtention d’un son clair fortement réduite voir quasiment nul.

Maintenant nous allons faire une estimation du gain.
Pour Ug1 = 1,5V => Ua = 165V
Pour Ug1 = 0,5V => Ua = 105V
165-105 = 60V pic à pic.

Ce résultat doit être divisé par un facteur de 5 car l’absence de condensateur de découplage de cathode a pour effet une contre réaction qui réduit fortement le gain du montage.

60 / 5 = 12

J’en conclu donc que pour un signal entrant de 6V j’aurai en sortie un signal de 6x12 = 72V le quel est très largement suffisant pour commander (driver dit on souvent par anglicisme) un Push-pull d’EL84 plus ou moins polarisé de manière « standard ».
J’aimerai vous expliquer le choix de la valeur de la capacité de liaison d’entrée.
Il est connu que une forte valeur capacitive en entrée d’une triode va tendre à favoriser le phénomène de « Blocking Distortion » du à la forte impédance d’entrée, lequel à pour résultante un son pas du tout agréable. Si C1 est faible, moins de 10nF avec une résistance de référencement de la grille de 1M, cela va conserver au mieux une bonne réponse dans les basses fréquences et ce particulièrement si la seconde capa de grille de la seconde triode, C2, est choisie pour être dix fois supérieure.

La fréquence de coupure :

F = (2pi x C x Z)

Au sujet de Z :
Si la résistance de queue est suffisamment importante pour que celle-ci puisse être considérée comme une source de courant, ce qui est notre cas, car n’ayant pas de boucle de contre réaction, alors l’impédance d’entrée sera le double de la résistance de référencement de la grille associée.

F =1/(6,28 x 4,7n x 2M) = 17Hz


Il ne reste plus qu’a calculer la consommation du déphaseur.

I = 0,00064 x 2 = 1,28mA

Voilà une nouvelle étape d’accomplie.
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