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MOSFET comme diode de clipping.

  • 23 réponses
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Sujet de la discussion MOSFET comme diode de clipping.
Bonjours, je suis en train de tester différentes diodes en hard et soft clipping (soft avec une résistance devant, pas dans une boucle de contre réaction) et je trouvais la distorsion de la "body diode" d'un bs170 intéressante, plus vivante que les diodes communes surtout. C'est pour faire une légère distorsion de fin de chaine, de bus ou de master; pas une fuzz ou un overdrive.


http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=76337.0
Ici dans le 2eme message quelqu'un explique comment brancher pour clipper la "body diode" ou le transistor, mais je comprends pas tout, si je met pour (pour une alternance) en serie un bs170 et une diode normale le seuil sera soit l’addition de la "body diode" et de la diode normale, soit le seuil du transistor suivant lequel est le plus bas? c'est ça? comment connaitre les seuil de la "body diode" sur un datasheet? et pour le transistor (VT, seuil de voltage il dit) c'est le Gate Threshold Voltage?


https://prairieboxes.blogspot.fr/2015/05/the-nachbaur-diode-limiter-part-3-other.html
J'aimerais faire un schema dans ce genre mais avec des mosfet à la place des 1N914, il faut que je fasse, en serie bs170 et 3 diodes, puis bs170 et 2 diodes etc... à condition de rester sous le seuil du transistor non?
Il faut que je sépare le positif et le négatif, non? (comme le dernier schema)

J'aimerais avoir un "knee" beaucoup plus dur que celui-ci, je pensais à mettre différentes diodes pour arriver à des seuils du genre 6v puis 7v et enfin 8v en hard knee.

Pour créer des harmoniques paires n'importe qu'elle dissymétrie fait l'affaire?

La sonorité est en fonction de toute les diodes ou seulement de la première?

[ Dernière édition du message le 19/01/2016 à 02:53:47 ]

2
https://www.muzique.com/lab/zenmos.htm
Apparemment le seuil de voltage du transistor s'ajoute à celui de la ou des autres diodes, ce qui offre pleins de possibilités de mélanges si on a un signal de plusieurs volts.

Sinon ici réponse 13 et 18 quelqu'un explique comment branché une 12ax7 comme diode de clipping avec du 6 ou 12v.
http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=41416.0
3
Bonjour,

tout composant qui présente une non-linéarité "de transfert" cause forcément de la distorsion. Dans le cas d'une diode ou d'un transistor utilisé comme tel, le fait de lui amener un signal dont l'amplitude le fait travailler dans la zone la moins linéaire (coude d'entrée en conduction) fait l'affaire (pour apporter de la distorsion, on est bien d'accord).

Utiliser plusieurs diodes (Silicium, Germanium, LED) et/ou plusieurs transistors (bipolaires ou FET), de types identiques ou différents, avec ou sans résistance série, permet de modifier la "forme" de la distorsion.

Quand on branche en série plusieurs composants qui présentent des seuils de conduction différents, le tout conduit quand la somme des seuils est atteinte.

Quand on branche en parallèle plusieurs composants qui présentent des seuils de conduction différents, celui qui a le seuil le plus bas conduit en premier. Les autres peuvent dans certains cas conduire eux aussi, tout dépend des écarts entre seuils et des caractéristiques propres des composants utilisés.

Les harmoniques créées dépendent en effet de la façon dont la distorsion apparait : symétrique ou asymétrique, douce ou brutale...

Dans ce domaine, toute expérimentation est permise ;-)

x
Hors sujet :
Juste pour info : dans certaines alimentations de forte puissance, on utilise des MOSFET de puissance en guise de diode, pour réduire les pertes (très faible chute de tension dans le sens "direct", bien mieux que les diodes Schottky). Ces MOSFET sont pilotés par des circuits spécialisés et le tout s'appelle diode idéale.

Formateur en techniques sonores ; électronicien ; auteur @ sonelec-musique.com

4
Merci pour les infos Chimimic, j'aurais pleins de questions si jamais quelqu'un est motivé:

1) Si je mets une résistances en dessous des diodes c'est différent de au dessus ? et entre les diodes?

2) Certains mettent une résistance en parallèle sa change la distorsion?

3) Un condo en parallèle sa fait un filtre, c'est différent avant ou avec (en parallèle) la distorsion ?

4) J'ai vu un noize limiter avec des condo sous les diodes pour les biaser (le signal qui passe par les diodes reste un peu dans les condos) donc plus le signal est fort plus le seuil est haut, quelle taille et type de condo je pourrais essayer pour augmenter un peu le seuil quand le signal sature assez, quand il est bien audible? histoire que sa reste peu audible même si le niveau augmente un peu.

[ Dernière édition du message le 25/01/2016 à 00:20:08 ]

5
Salut,

Je ne vois pas trop où tu vas en venir avec cette approche...

Il ne faut pas regarder un composant en particulier mais calculer la fonction de transfert du montage complet.
Une fois celle-ci correctement caractérisée tu peux regarder l'influence de chaque composant.


Un "hard clipping" tend à rendre une sinusoïde "carrée" (en l'ecretant). Or un signal carré ne contient que des harmoniques impaires.
Autrement dit, si tu cherches à produire une distortion composée essentiellement d'harmoniques paires alors le clipping n'est pas un bon candidat.

Le "soft clipping", même à lampe, introduit principalement des harmoniques impaire. La différence est que les harmoniques d'ordres supérieures (au-delà de 7 ou 9) seront moins présente.

Le montage de "diode idéale" pour la rectification utilisant un MOS-FET vise essentiellement à réduire au maximum la chute de tension en sens direct.
Tu obtiendras un clipping encore plus "raide" t'éloignant encore un peu plus des harmoniques paires...


De façon plus rigoureuse, pour prédire la distortion harmonique que va introduire un montage il faut procéder à un développement limité au voisinage du point de polarisation.

Avant d'aller plus loin, est-ce que tu es à l'aise avec ce genre de calculs ou est-ce que je te parle chinois ?

[ Dernière édition du message le 23/01/2016 à 09:52:04 ]

6
Oui c'est du chinois pour moi, je commence en électronique. Mais si c'est pas trop long à comprendre je peu m'y pencher et je comprend pas que sa n’intéresse pas plus de monde, les tube sa coûte cher et dans les distos pour guitares ils ne se prennent pas la tête pour l’asymétrie des diodes.

Sinon je ne cherche pas que les harmonique paires, je sais pas exactement ce que je veux, mais plutôt des distorsion qui font peut d'harmoniques.
je veux faire plusieurs distorsions pour le mixage (pour les pistes et les bus) là ou d'autres saturent des tubes, tapes et consolent pour limiter la dynamique, épaissir le son, etc... et augmenter l'effet 3D (distorsion sur plusieurs sons en stéréo avec delay, reverb).
Je pensais mettre un switch (2 pole 6 position par ex) au début de chaque étages avec plusieurs choix symétrique, plus ou moins asymétrique, dans un sens dans l'autre, plus ou moins soft et autres.

Spoiler - Cliquer ici pour lire la suite

Y'a ça qui ressemble à ce que je veux faire, les transformateurs en moins, sur les drums elles passent bien les diodes, pourquoi? (pas besoin de rentré aussi fort).

[ Dernière édition du message le 24/01/2016 à 22:37:46 ]

7
Eratom je ne pense pas que la diode parfaite avec mosfet + circuit de commande soit le truc recherché, il y en a qui utilisent la diode de protection du mosfet pour ecrêter le signal avec la jonction mos en parallèle. Fonction de transfert étrange mais peut-être intéressante :???:

Bernard

http://sonotrad.org --- http://diato.org --- "Collectionneur" de tables numériques Innovason et de micros DIY --- Fer à souder toujours chaud...

8
Citation de manu034 :
je veux faire plusieurs distorsions pour le mixage (pour les pistes et les bus) là ou d'autres saturent des tubes, tapes et consolent pour limiter la dynamique, épaissir le son, etc... et augmenter l'effet 3D (distorsion sur plusieurs sons en stéréo avec delay, reverb).

...

Y'a ça qui ressemble à ce que je veux faire, les transformateurs en moins, sur les drums elles passent bien les diodes, pourquoi? (pas besoin de rentré aussi fort).


Si il y a sans doute besoin de rentrer très fort si on veut écrêter le signal.
Ça dépend des diodes utilisées : en-dessous d'un certain voltage ça ne fait simplement rien. Et au-dessus ça commence doucement en étant audible rapidement... bref à étudier ou alors expériences sur plaque d'expérimentation.

Bernard

http://sonotrad.org --- http://diato.org --- "Collectionneur" de tables numériques Innovason et de micros DIY --- Fer à souder toujours chaud...

9
Un seul mot : EMPIRISME !!!

Surtout les distos, il n'y a qu'en écoutant que l'on sait si ça plaît ou non... Mes distos persos préférées étaient souvent celles ou je me plantais le plus en les réalisant :-D
Faut juste pas avoir peur de griller quelques composants... C'est pour la science!!! ;)

http://vinic.blog.free.fr > Audio and/or electronics related stuffs

http://vinic.free.fr > et encore d'autres choses...

http://www.bidibop.com > projet musical personnel

10
+1 :bravo:

Bernard

http://sonotrad.org --- http://diato.org --- "Collectionneur" de tables numériques Innovason et de micros DIY --- Fer à souder toujours chaud...

11
Oui enfin l'empirisme ça a aussi ses limites.

La diode d'un MOS-FET permet de conduire un gros courant (ce qui est inutile ici) mais avec une "raideur molle" (oxymore pour +18) et un courant de fuite (en inverse) important.

En diode de clipping ça donne :
- Une zone linéaire plus petite (on rentre plus vite dans la disto) ;
- (toujours) des harmoniques impaires ;
- les harmoniques de plus hautes fréquences sont moins prononcées.

Au lieu d'un transistor mosfet, une "mauvaise diode" avec éventuellement une grande résistance en parallèle donne la même chose.
12
Citation de EraTom :
Au lieu d'un transistor mosfet, une "mauvaise diode" avec éventuellement une grande résistance en parallèle donne la même chose.

Oui.

Citation de EraTom :
La diode d'un MOS-FET permet de conduire un gros courant (ce qui est inutile ici) mais avec une "raideur molle" (oxymore pour +18)

Qu'entends-tu par raideur molle et +18 ?
Je connais les pertes d'une diode de puissance en direct comme en fuite (dont l'intérêt audio, bof, hein ?), mais la raideur... la vitesse de recouvrement ?

Bernard

http://sonotrad.org --- http://diato.org --- "Collectionneur" de tables numériques Innovason et de micros DIY --- Fer à souder toujours chaud...

13
Ok mais sa peut peut être servir comme clipper pour retirer les crêtes, ou après deux étage de soft clipping.
Si vous connaissez des liens intéressants, même si c'est pour des disto guitare, je vais m'en faire une plus tard, je pensais à mettre dans un peppermill, ça en l'adaptant https://4.bp.blogspot.com/-4s10NSEAJoM/VUYhXqf68uI/AAAAAAAAD3U/9lIY-SC1qY8/s1600/Asymmetrical%2BDogzilla.PNG

Quelles diodes ou tubes ou transistor (comme diode) ou montage vous me conseiller pour une distorsion légère qui compresse un peu? et pour une distorsion vivante ou un peu sale ou imprécise, qui ait du caractère?

J'ai trouvé un document qui explique simplement pour les néophytes http://res-nlp.univ-lemans.fr/NLP_C_M15_G01/co/Module_NLP_C_M15_G01_10.html

[ Dernière édition du message le 26/01/2016 à 00:14:04 ]

14
Citation :
Qu'entends-tu par raideur molle

Pour être plus clair, je ne voulais pas parler du temps de recouvrement mais seulement de la courbe tension / courant à la limite de l'ecretage.

Pour le dire simplement, avec une diode "parfaite", l'ecratage sera brutal sans zone de transition : C'est cette forme qui va donner les harmoniques de fréquences élevées avec le plus d'énergie.

Avec un ecretage plus progressif, les harmoniques de fréquences élevées sont moins fortes (et c'est plus agréables à entendre).


Pour le mettre en évidence de manière rigoureuse la démarche est de réaliser un développement limite autour du point de fonctionnement.
On obtient alors une approximation polynomiale de la fonction de transfert : f(x) = a0 + a1*x + a2*x^2 + ... an*x^n

Ensuite on replace x par la signal test x = cos(wt) et il faut procéder à un développement trigo de chaque puissance de x.
Le plus simple est de passer par les complexes (cos(wt) = (exp(iwt)+exp(-iwt))/2 puis d'utiliser la formule du binôme de Newton.
On montre alors que les puissances paires on n'obtient que des multiples paire de w et pour les puissances impaires que des multiples impaires de w dont la composante de fréquences la plus élevée correspond à la puissance du monôme.

C'est fastidieux mais pas insurmontable.

Sinon, le plus simple, c'est de faire de la simu avec SPICE et regarder ce que ça donne pour différentes valeurs du modèle de diode (et guider le choix du composant).
15
c'est pas facile quand même, je vais essayer spice :bravo:.

https://rezzonics.blogspot.fr/2014/01/germanium-diodes-vs-schottky-diodes-for.html
Ici on voit sur une sinusoïdale la différence entre hard et soft clipping.
(y'a aussi les schemas format spice (sous les capture d'ecran de spice))

[ Dernière édition du message le 25/01/2016 à 23:34:49 ]

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Bonjour,

J'ai fait cela il y longtemps et dans d'autres applications, mais de mémoire les modèles de diode dans SPICE ou similaire étaient généralement insuffisants pour prédire finement les comportements non-linéaires. L'une des raison était que les diodes, sauf les Shottky, se comportaient plutôt comme deux diodes de caractéristiques différentes en parallèle.

Mais je n'ai pas fait d'essais en audio, donc c'est peut-être suffisant. Si quelqu'un a le courage, il serait intéressant de faire une comparaison mesure-simulation.

 

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

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Pour moi aussi ça fait longtemps. Je m'étais penché en détail sur les modèles de diode en particulier sur le modèle dynamique avec prise en compte de la capa parallèle.

J'aurais bien aimé tomber sur ça à l'époque :
http://www3.imperial.ac.uk/pls/portallive/docs/1/7292572.PDF
Ça m'aurait fait gagner du temps...

Citation :
deux diodes de caractéristiques différentes en parallèle.
Tu as les réf de ces diodes ? Il est possible que le fabriquant mette bien deux diodes dans le boîtier pour augmenter le courant max direct admissible.

[ Dernière édition du message le 26/01/2016 à 12:42:49 ]

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Tu as les réf de ces diodes ?

La plupart des diodes que j'ai rencontrées, même de faible puissance, avaient ce comportement sauf les petites shottky (par exemple 1N5711). Quand on trace la caractéristique V-I en log, on voit une première pente à faible courant (1ère diode) puis l'autre prend le dessus, et enfin on sature de façon plus ou moins prévisible (la résistance série du modèle est souvent variable). 

Quant aux capacités de transition et de diffusion (pour le temps de recouvrement) j'ai travaillé il y a longtemps sur la modélisation et la caractérisation de composants actifs et passifs, donc j'ai donné.

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

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https://rezzonics.blogspot.fr/2014/01/germanium-diodes-vs-schottky-diodes-for.html
Dans ce lien les harmonique pour le hard clipping et pour le soft clipping sont presque identique sous spice, y'a pas un problème la aussi?

http://sound.westhost.com/articles/soft-clip.htm
Ici Table 3 on voit que la distorsion commence avant le seuil de la diode (sur des 1N4148 qui ont pourtant une bonne résistance dynamique) Si on met une résistance (feed resistance) plus petite y'en a moins; Quelles diodes ont la meilleur résistance dynamique? et la pire? et les transistors c'est mieux? et pour les tubes lesquels sont les moins pire à ce niveau?

[ Dernière édition du message le 27/01/2016 à 00:52:07 ]

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Ici Table 3 on voit que la distorsion commence avant le seuil de la diode (sur des 1N4148 qui ont pourtant une bonne résistance dynamique)

De mémoire, la notion de seuil ne signifie pas grand chose puisque le courant est une fonction exponentielle de la tension aux bornes de la diode parfaite (*), donc il vaudrait mieux parler de zone de transition entre le fonctionnnement en diode pure (rdynamique  = N* Vt/Id, avec N # 1 à 2 et Vt # 26mV à la température ambiante) et l'influence de la chute de tension dans la résistance série de la diode (plus ou moins constante).

(*) si l'on trace la caractéristique V-I en semi-log à faible courant, on trouve une droite (2 avec les diodes en //), et je me souviens d'un collègue qui il y a très longtemps traçait sa première mesure sur une diode (en lin-lin) et s'étonnait de toujours trouver la même allure en cheangeant les échelles alors que c'est normal.

Edit : j'ai un doute sur la valeur de N entre transistor, diode, diode de surface parasite ; cela montre une fois de plus que la mémoire n'est pas plus fiable que l'oreille.

 

 

Passer pour un idiot aux yeux d'un imbécile est une volupté de fin gourmet. (G. Courteline)

[ Dernière édition du message le 27/01/2016 à 17:25:12 ]

21

C'est pas le schéma final mais pour avoir vos critiques voila ma disto pour bus ou master, à faire en stéréo, donc le premier switch en haut sera un 4p3t (le 3ème pour "bypass") les autre des 4p11t (4 pour stéréo et deux alternances pour pouvoir mettre un potentiomètre sur une seule), les condos c'est pour que les graves ne soient pas clippés je sais pas si c'est aussi simple, dites moi. Et les potentiomètres sur le 9v leur résistances c'est suivant si c'est destiné à un signal de 1v ou de 7 ou 8v.
Faut que je réduise le nombre de potentiomètre sa coute assez cher en stéréo.

[ Dernière édition du message le 01/02/2016 à 04:25:22 ]

22
https://tinyurl.com/z7tthb6
Nouvelle version corrigée icon_facepalm.gif. Le premier switch 4p3t c'est pour pouvoir bypasser cet étage, ou filtrer les graves je sais pas si sa marche là, les valeur de a,b,c,d,e,f et 70k sont inspiré par ce lien, si vous avez des suggestions. https://www.tubecad.com/2006/05/blog0066.htm
Je sais pas à quoi ils servent sur ce lien les condensateurs de 47uf. (peut être pour que le signal venant des diodes puisse rejoindre la masse mais pas la tension continue) faudrait surement que je les mettent en parallèle des résistances de 70k, non? du coups faut que j'enlève les condensateurs de 0.1uf, non ?

Edit : voila la version avec les condensateur de 47uf https://tinyurl.com/gse8ft7

Je mettrais différentes diodes tubes et transistors dans les 4p?t si vous avez des suggestions sur quoi mettre et où.

Quelles sont les différentes méthodes pour que la distorsion soit en fonction de la fréquence, sans faire du multibande (splitter le signal)?

[ Dernière édition du message le 01/02/2016 à 00:45:47 ]

23
Personne à de suggestions? vous ne comprenez pas mon schéma?
24
x
Hors sujet :
Salute,
je ne vais pas repondre a ta question mais mon idée peut en interresser certains...
je viens de terminer un "diode clipper" passif et j'ai realisé le branchement suivant:
au niveau des jacks, le + au + et le - au -...
du +, part dans l'ordre, un switch de bypass puis un cable relié a la patte centrale d'un pot de 4,7K; les pattes externes partent vers deux selectors 4 positions, avec a chaque position des paires de diodes inversées de tous types... le pot agit donc comme une balance entre deux paires de diodes. les diodes sont ensuites linkées ensemble au -.
c'est donc un moyen pratique de comparé le clipping de 8 diodes diferentes et c'est clair que chacune a son grain bien a elle; plus ou moins interressantes selon le type d'instrument envoyé dedans. en plus d'etre une balance, le pot a aussi un role de resistance pour faire du "soft clipping". Sur des basses digitales trop subs, kicks sans gnak et bus batterie manquant de glue, c'est mortel!
image.php
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a quoi ça sert un bypass sur un effet sinon a rien!
https://soundcloud.com/anti-bypass