Cet ampli a ètè réalisé en coopération avec un autre passionné (fou ?) local a qui est dûe cette originale présentation (en cours de finition).
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Ma contribution a ètè de concevoir et de fabriquer les transfos et surtout de conserver une électronique la plus simple possible, voire minimaliste !
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Trois transfos de sortie ont ètè testés.
Les deux premiers sont "faits maison" sur un noyau constitué de tôles M6X EI126 et un empilement de 50mm, le troisième est un modèle commercial utilisant des tôles EI108 et un empilement présumé de 50mm.
Les courants anodiques sont différents parce qu'ils correspondent au minimum de distortion d'intermodulation mesurée avec chaque transfo (!).
Transfo 1:
Primaire: 350 + 350 + 350 + 525 + 350 + 350 + 350, soit 2675 tours de 25/100.
Secondaire: 6 x 93 tours de 56/100.
Le "sandwich" est : P S P S P S P S P S P S P, soit 13 sections au total, toutes les sections primaires sont en série, les sections secondaires sont en paralelle.
Isolant: 56µ à chaque couche primaire et 0,5mm teflon à chaque "jonction" primaire/secondaire.
Le rapport des tensions est (2675 / 93) 28,8, le rapport des impédances est (28,8²) 827, l'impédance réfléchie pour une charge de 8 Ohms est donc (8 x 827) 6K6.
Entrefer: 0,2mm (cale de 0,1mm)
Inductance primaire: 55Hy
Induction à 25 Hz / 20W : 0,6 Tesla + 0,88 Tesla avec 70mA de courant anodique. (total 1,48 Tesla)
Resistance prmaire: 240 Ohms
Resistance secondaire: 0,3 Ohms
Inductance de fuite mesurée: < 9mH.
Capacité parasite mesurée: 700pF
Temps de montée: 12µS.
Transfo 2:
Primaire: 333 + 666 + 666 + 333, soit 2000 tours de 28/100.
Secondaire: 3 x 63 tours de 80/100.
Le "sandwich" est : P S P S P S P. 7 sections au total, toutes les sections primaires en série et les secondaires en paralelle.
Isolants: 100µ à chaque couche primaire et 1mm teflon à chaque "jonction" primaire/secondaire.
Le rapport des tensions est (2000 / 63) 31,7 et le rapport des impédances de 1000, donc une impédance réfléchie de 8K.
Entrefer total: 0,2mm (cale de 0,1mm)
Inductance primaire : 35 Hy
Induction à 25Hz / 20W : 0,89 Tesla + 0.47 avec 50mA de courant anodique. (total 1,36 Tesla)
Resistance primaire: 143 Ohms
Resistance secondaire: 0,2 Ohms
Inductance de fuite mesurée: < 8mH
Capacité parasite mesurée: 600pF
Temps de montée: 5µS
Transfo 3:
Donnés connues: Pimaire 2500 tours, secondaire 75 tours, rapport des tensions 33,3, rapport des impédances 1111, impédance réfléchie 8888 Ohms.
Inductance primaire: 35Hy
Induction à 30Hz / 17W: 0,8 Tesla + 0,72 Tesla avec 60mA de courant anodique.(total 1,64 Tesla)
Induction à 25Hz / 20W: 1 Tesla + 0,72 Tesla avec 60mA de courant anodique.(total 1,72 tesla)
Resistance primaire: 360 Ohms
Resistance secondaire: 1,5 Ohms
Inductance de fuite mesurée: < 30mH
Capacité parasite mesurée: 200pF
Temps de montée: 9µS
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Ce transfo n'a pas été autopsié. Les valeurs calculées de l'induction sont fonction de l'inductance primaire mesurée à 50hz pour diverses valeurs de tensions (de 80 à 270v rms), de la taille présumée du circuit magnétique et du nombre de tours ce qui permet de supposer un entrefer de 0,2mm.
La probabilité que l'empilage soit supèrieur à 50mm n'est pas nulle, dans ce cas l'entrefer serait plus important et l'induction serait infèrieure à celle présumée.
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Ci- joints les occillogrammes reéls de l'amplificateur complet sur charge resistive de 8 Ohms à 10Khz.
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Les temps de montée ne "suivent" pas les valeurs de l'inductance de fuite.
Les transfo 1 est moins rapide que prévu et présente un creux notable dans la bande passante vers 30Khz qui semble être la cause de "l'escalier" visible sur les fronts et une autre vers 100Khz vraisemblablement responsable de l'ondulation rapide sur les paliers.
Le transfo 3 à un comportement semblable mais moins marqué, le "creux", tout aussi important, se situe autour de 50Khz. Son temps de montée est infèrieur malgré une inductance de fuite bien plus élevée, mais une capacité parasite trés infèrieure. Néanmoins, un escalier reste visible sur les fronts.
Il semble que le concepteur aie "sacrifié" l'inductance de fuite au profit d'une réduction des capacités parasites en utilsant un sandwich avec peu de sections et pas mal d'isolant.
La valeur élevée de la résistance des enroulements, si elle diminue le rendement, participe certainement à amortir les resonnances. Un compromis respectable.
Le transfo 2 montre un leger "creux" (moins de 1dB) vers 45Khz, et les fronts ne présentent pas d'escalier.
Dans ces deux derniers cas, la seule conséquence semble être une ondulation plus ou moins importante sur les paliers du carré à 10Khz.
Je suis intimement convaincu qu'une analyse mathématique du spectre obtenu avec du 10Khz carré permetrait de calculer directement les valeurs d'inductance de fuite, des diverses capacités parasites et des resonnances en résultant.
Y a t'il un matheu dans la salle ?
Aux mesures comme à l'écoute, le transfo 2 est le gagnant.
Quelques chiffres mesurés sur l'ampli: (avec tranfo 2)
THD à 1Khz/18W: < 3%, à 1khz/2W: < 0,3%.
BP 30Hz à 25 Khz à +/- 0,5 dB (-3dB à 20 et 60Khz).
IMD (150Hz + 6Khz) < 1,2% à 5W.
Mes conclusions (empiriques):
Un transfo "sonne" d'autant mieux que sa bande passante est large et ne présente que peu de rotations de phases (innévitablement associées aux "creux" ou aux "bosses".
L'inductance primaire est rarement un problème, le nombre de spires nécessaires pour obtenir une faible induction étant prépondérant, bien que dans un SE, la prémagnétisation augmente avec le nombre de tours alors que, dans le même temps l'induction dûe au signal dimnue.
L'inductance de fuite est proportionelle (entre autres) au carré du nombre de spires primaires. Elle diminue rapidement avec les premières tranches du sandwich, puis de plus en plus lentement alors que les capacités parasite augmentent.
Mettre assez de fer, pas plus de tours que nécessaire, commencer et terminer par une demi section primaire, utiliser un bon isolant associé à un sandwich simple pour réduire les capacités parasites.
... et ne pas se prendre la tête avec des schémas "exotiques" !
Compromis, tout est compromis !
Notes concernant l'IMD et le courant de repos.
Le minimum absolu (< 1,2%) est obtenu avec le transfo 2 pour 50mA de courant.
Avec le transfo 1, le minimum est de 2% pour 70mA et semblable pour le transfo 3 mais à 60mA.
Si ma curiosité l'emporte sur ma paresse, je tenterais bien d'augmenter le rapport de transformation du transfo 2 dans la mesure ou l'inductance de fuite et les capacités parasites restent faibles ;>)
Il n'est pas impossible qu'il existe un rapport optimal entre l'induction dûe au courant de repos (prémagnétisation du noyau) et celle provoqué par le signal afin de se tenir dans une zone ou la perméabilité (B/H pour les théoriciens du magnétisme) reste (presque !) constante.
Les paris sont ouverts.
Yves.
P.S. Je ne dispose des moyens pour produire des transfos ou des amplificateurs de façon industrielle.
Le simple fait de devoir bobiner le jeu pour le deuxième canal m'ennuie déjà !