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Sujet Push-pull classe A et harmoniques pairs.

  • 15 réponses
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  • 4 705 vues
  • 3 followers
Sujet de la discussion Push-pull classe A et harmoniques pairs.
Pour faire suite à cet échange https://fr.audiofanzine.com/bien-debuter/forums/t.574403,bien-debuter-a-haute-frequence-ou-pas,post.8051131.html


"Classe A" signifie que le composant actif en sortie conduit en permanence dans les deux alternances. Tu peux très bien réaliser une sortie différentielle avec un push-pull en "opposition de phase". C'est même un montage classique.

Avec des schémas ça serait plus simple (je vais regarder ce que je trouve sur le net).

Le signal d'entrée "e" est conduit vers un étage à deux sorties qui envoie deux signaux, l'un avec un gain de 1 et l'autre de -1 (ils sont en opposition). Tu as donc "e" d'un côté et "-e" de l'autre.

Ces deux signaux sont ensuite envoyés vers deux étages de puissances qui vont permettre d'attaquer le push-pull, en opposition avec le même gain G, les deux composants actifs de sortie conduisant en permanence (classe A).
La tension aux bornes du push-pull vaut G*e - G*(-e) = 2*G*e. L'amplitude de la tension différentielle est le double de ce que voit chaque sortie.

Si tu ajoutes des distorsions symétriques causées par les étages de puissance tu obtiens un comportement très intéressant :
¤ G*e + vd d'un côté,
¤ G*(-e) + vd de l'autre.
¤ La sortie différentielle donne : (G*e + vd) - (G*(-e) + vd) = 2*G*e + vd-vd = 2*G*e

Si les étages de puissance sont correctement équilibrés, un push-pull classe A permet d'éliminer les ordres pairs de la distorsion.
Le problème c'est le rendement qui tombe à 25%.

Un classe B ne permet pas cette correction mais présente un meilleur rendement ; un ampli classe AB adopte un comportement intermédiaire qui offre un compromis sur le rendement et l'annulation des distorsions d'ordre pair.

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 00:03:18 ]

2
Ici tu as une explication détaillée (en anglais, j'espère que ça ne te rebute pas) qui explique le classe A à une sortie et en push-pull, le push-pull classe B et la solution hybride AB.
http://mesaboogie.com/US/Smith/ClassA-WebVersion.htm

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 00:06:54 ]

3
Pour l'apparition des harmoniques causées par une distorsion.

L'ampli idéal est linéaire ; l'ampli réel ne l'est pas.

Tu peux modéliser la non-linéarité par un développement polynomial autour du point de fonctionnement. La tension d'entrée et V + v (V la tension de polarisation et v la partie "petit signaux" que l'on veut amplifier).

La distorsion (l'écart entre la partie amplifiée linéairement, idéalement souhaitée, et ce que l'on a réellement) prendra une forme :
vd(v) = a2*v^2 + a3*v^3 + ... + a2n*v^(2n) + a2n+1*v^(2n+1) + ...

La partie paire de vd est vdp(v) = (vd(v) + vd(-v))/2 = a2*v^2 + a4*v^4 + ... + a2n*v^(2n) + ...
La partie impaire de vd est vdp(v) = (vd(v) - vd(-v))/2 = a3*v^3 + a5*v^5 + ... + a2n+1*v^(2n+1) + ...

En remplaçant v par une sinusoïde test v(t) = sin(wt) = sin(x) (je laisse tomber l'amplitude pour ne pas alourdir d'avantage mais la prendre en compte ne change rien à ce qui suit).

v^2 = sin(x)^2 = 1/2 * (1-cos(2x))
v^4 = sin(x)^4 = (1/2 * (1-cos(2x)))^2 = 1/8 * (-4cos(2x)+cos(4x)+3)
...

v^3 = sin(x)^3 = 1/4 * (3*sin(x) - sin(3x))
v^5 = 1/16 * (10sin(x)-5*sin(3x)+sin(5x))
...

Tu peux continuer les développements trigo et tu constateras que :
- la fonction paire, dont le DL ne contient que des puissances paires, ne produira que des harmoniques paires (+ un offset)
- la fonction impaire, dont le DL ne contient que des puissances impaires, ne produira que des harmoniques impaires.

Si tu veux le démontrer complètement pour une puissance quelconque, passe en notation complexe et utilise la formule du binôme de Newton, mais je crois que ça suffira à te convaincre, non ?

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 00:25:08 ]

4
Un montage lampe de triode dans une topologie de push-pull classe A c'est redoutable :
- Les lampes ne produisent que des harmoniques paires (en chinoisant on trouve une source de disto impaires mais on montre qu'elles sont vraiment très faibles pour une triode... Pour une pentode on en trouve un peu plus).
- Le montage en push-pull classe A permet d'éliminer les disto paires.
- Au final on a une topologie qui corrige les "faiblesses" du composant actif.

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 00:34:32 ]

5
Sachant que l'électronique est mon domaine de prédilection...
Pour moi, un vrai ampli de classe A est un ampli qui utilise un transistor. On peut imaginer effectivement ajouter un inverseur, mais je ne vois pas pourquoi on s'amuserait à faire ça, puisqu'on cherche généralement ces harmoniques paires "caractéristiques" des tubes.
Et pas la peine de me faire un cours de terminal sur les fonctions paires et impaires, ça fait très longtemps que je maîtrises des concepts aussi basiques. J'ai écrit trop vite, et pas clairement.. Je parle de fonctions plus générales qui ne sont ni paires ni impaires (contrairement à un push-pull idéal), comme la fonction de transfert d'un transistor dans sa zone de conduction.
Par définition d'une fonction impaire, on va avoir un traitement symétrique (f(-x) = -f(x)), d'où l'indication que lorsqu'on n'a pas cette symétrie, il y a des harmoniques paires.

http://blog.audio-tk.com/

Audio Toolkit: http://www.audio-tk.com/

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 00:39:57 ]

6
Si tu veux creuser, dans ce bouquin : https://www.elektor.fr/theorie-pratique-des-amplificateurs-audio-a-tubes-french
tu trouves l'établissement de la loi fondamentale d'une triode (construit à partir d'un modèle physique d'électrodynamique) et pourquoi elle ne produit qu'une distorsion paire et des harmoniques pairs.
Il y a aussi une explication du push pull classe A (par contre les montages et les explications des autres étages sont moyens...)

Dans ce bouquin : https://www.elektor.fr/traite-moderne-des-amplificateurs-haute-fidelite-a-tubes-french il y a des études très poussées, des simu numériques et des mesures des montages classiques (dont l'étage de sortie push-pull classe A). Super intéressant, plus que le précédent.
7
Citation :
Sachant que l'électronique est mon domaine de prédilection...
Pour moi, un vrai ampli de classe A est un ampli qui utilise un transistor. On peut imaginer effectivement ajouter un inverseur, mais je ne vois pas pourquoi on s'amuserait à faire ça, puisqu'on cherche généralement ces harmoniques paires "caractéristiques" des tubes.
C'est le mien aussi :D:

Ok mais pourquoi associer la classe A aux transistors ? La classe indique le type de commutation indépendamment du composant actif. Tu me dirais un classe D je comprendrais l'association...

Franchement tu m'étonnes. Le push-pull lampe classe A c'est un classique de chez classique pour la hifi, quasiment incontournable dans la littérature. Le déphaseur est un étage critique qui a donné lieu à de très nombreux travaux depuis le début de l'électronique justement pour ce genre d'application (déphaseur cathodyne, isodyne, paraphrase, Schmitt, etc.). Question de point de vue alors.

Pour ce qui est du "cours de terminale" c'était pour être sûr de parler de la même chose...

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 01:01:08 ]

8
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9
Citation :
f. Tu me dirais un classe D je comprendrais l'association...


Ha attention, on peut très bien faire un amplificateur classe D avec des lampes aussi :oops2:

Par contre je suis plutôt d'accord avec miles1981, pour moi, intuitivement un ampli classe A possède un transistor ou une lampe de puissance en sortie. A l'école c'est comme ça qu'on l'apprends.

[ Dernière édition du message le 26/09/2014 à 09:44:18 ]

10
Même le JHL n'a pas un étage de sortie en push pull.

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