Voici une proposition de l’analyse du principe de la correction d’erreur employée dans l’amplificateur de Jan Didden.

 

 

Les fonts baptismaux de l’ampli de Didden : le convoyeur de courant

 

La structure du convoyeur de courant AD844 étant entièrement en push-pull (aussi appelée « symétrie complémentaire »), elle ne facilite pas la compréhension de son fonctionnement. On peut tenir un raisonnement sur une seule des branches du push-pull en adoptant un schéma équivalent « single-ended », raisonnement qui s’appliquerait pour l’autre branche  en inversant signes et polarités.

 

      

 

Fig 1 :  structure interne de l’étage convoyeur de courant de l’AD844.

 

 

 

Fig 2 : un convoyeur de courant dans sa plus simple expression.

Entre parenthèses, broches correspondantes de l’AD844.

 

 

Entrée in+ ou X (broche 3 du AD844)

Dans la branche positive du AD844, on rencontre à l’entrée X d un transistor NPN monté en diode (base et collecteur réunis) traversé par un courant généré par une source de courant constant IS1 reliée à l’alimentation positive. On retrouve environ +0.6 V sur la base de ce transistor par rapport à l’entrée X. 

 

Le schéma simplifié utilise un PNP en émetteur suiveur T1 chargé par une source de courant constant IS1. Sur son émetteur, on retrouve comme précédemment

environ +0.6 V par rapport à l’entrée X.

 

Dans les deux cas, ce décalage de tension de +0.6V par rapport  l’entrée X sert à polariser le transistor qui suit, T2. La version simplifiée reprend le même genre d’étage d’entrée que le premier amplificateur classe A de Hiraga.

 

L’entrée X est à haute impédance.

 

 

Entrée in- ou Y (broche 2 du AD844)

Sur le schéma simplifié, T2 est lui aussi chargé par une source de courant constant, IS2. Comme il y a une différence de potentiel +0.6 V environ entre base et émetteur,  et que la base de T2 est à +0.6 V, la tension sur cette entrée Y est quasiment identique à celle présente sur l’entrée X, aux petites variations de tension près des jonctions Vbe. 

 

Le collecteur du transistor T2 est relié à l’alimentation positive à travers un PNP monté en diode, T3, lequel constitue avec T4 un miroir de courant 

 

 

Sortie Z (broche 5 du AD844)

Le courant qui sort de T4 a la même valeur que celui qui traverse T2 et en reflète intégralement toutes les variations.

Dans le schéma simplifié, T4 est chargé par une source de courant constant Is3 qui a même valeur que Is2.

 

 

Applications intégristes d’un loi divine, dite d’Ohm

 

Si l’entrée in+ est reliée au 0V, on retrouvera cette tension 0V sur l’entrée in- .

Si les extrémités Vt de R2 et Vo de R3 sont connectées au 0V, il ne passe dans ce cas aucun courant dans ces deux résistances.

Au repos, les tensions en X, Y et Z sont à 0V. 

 

Si, en amont de R1, la tension de sortie du générateur, Vi, passe,par exemple à +10 V :

. on retrouve pratiquement ces +10 V à l’entrée X qui est à haute impédance : elle ne consomme qu’un courant infime,

la chute de tension aux bornes de R1 est donc très faible.

. Si Vt et Vo sont restés à 0V, il passe un courant de 1 mA dans R2 pour la valeur de 10 kOhm qu’on lui a donnée ici.

Le miroir de courant délivre alors un courant égal dans R3. On lui a donnée une valeur opportunément égale à R2.

 

Restons à nos +10V délivrés par le générateur, et connectons maintenant Vt à une tension égale à ces +10 V.

Ses deux extrémités étant au même potentiel, R2 n’est traversée par aucun courant.

Et pas plus, donc, R3 que l’on a laissé connectée à la masse.

 

Toujours avec +10V sortant du générateur, connectons maintenant Vt à une tension de +9V.

La différence de potentiel de Y par rapport à Vt, aux bornes de R2, est de +1V. Il y passe un courant de 0.1 mA, de Y vers Vt.

On retrouve un courant de même valeur dans R3, restée connectée à la masse, et qui est alors parcourue par un courant identique, de Z vers la masse à 0V.

La tension au point Z est donc de +1V.

 

Avec encore 10V au générateur, connectons ensuite Vt à une tension de +11V.

La différence de potentiel entre Y et Vt est de –1V, il y circule donc un courant de 0.1 mA dans R2, de Vt vers Y.

Un courant identique parcourt alors R3, du 0V vers Z.

La tension au point Z est alors de –1V.

    

 

Une sacrée correction 

 

Et bien, maintenant, mesdames messieurs, la démo commence, accrochez-vous bien, ça va être…

Facile !

Si vous êtes parvenu jusque là, ce qui suit est une partie de rigolade.

Voici le schéma simplifié d’un amplificateur à correction d’erreur utilisant un convoyeur de courant.

 

fig 3 : schéma simplifié de l’amplificateur à correction d’erreur de Jan Didden.

L’étage de sortie est identique à celui de la majorité des amplificateurs, c’est un suiveur de tension, aussi appelé à gain (presque) unitaire, c’est à dire qu’il reproduit en sortie à peu de choses la tension qu’il voit sur son entrée. Le « peu de choses près », c’est pour partie la distorsion : le gain unitaire varie autour du point milieu (distorsion de croisement) ou pour les courants importants (non linéarité du beta pour les bipolaires, par exemple).

Pour le bon fonctionnement de la correction d’erreur, l’étage de sortie doit à très haute impédance d’entrée, obtenue dans la réalité par une cascade d’émetteurs suiveurs.

 

Le circuit du convoyeur de courant étudié plus haut se retrouve maintenant avec la résistance R3 confondue avec R1. La mise en service de la correction d’erreur se fait par branchement de Z à X. 

 

 

Pour +10V au point Vi, si l’étage de sortie était un suiveur de tension parfait, on retrouverait exactement +10V au point Vt où est connectée la charge.

Il ne circulerait aucun courant dans R2 (voir le chapitre précédent)

 

L’étage de sortie n’étant pas parfait, supposons que pour la même tension Vi, en l’absence de connexion entre Z et X, on n’ait que +9V au point de sortie Vt.

l’étage de sortie provoquant donc une chute de tension de 1V.

Y est égal à X qui est égal à Vi qui est égal à +10V, il circule alors dans R2 un courant égal à 0.1 mA dans R2, de Y vers Vt  (voir le chapitre précédent).

Relions Z à X.

Le miroir de courant va entraîner un courant 0.1 mA dans R1, de X vers Vi,  la tension à ses bornes va s’élever de 1V, la tension au point X sera de :

+10V + 1V = 11 V.

Comme l’étage de sortie provoque une chute de tension de 1V, on retrouve sur la sortie Vt exactement +10V.

Le déficit de la tension provoqué par l’étage de sortie a été corrigé par une augmentation de sa tension d’entrée :

c’est une réaction positive.

 

Passons maintenant au cas, plus rare mais possible, où la tension en sortie serait de +11V.

Il circule alors un courant égal à 0.1 mA dans R2, de Vt vers Y.

Relions Z à X.

On retrouve un courant égal de 0.1 mA dans R1, de Vi vers X, avec une différence de potentiel de –1V de X par rapport à Vi.

L’excès de tension en sortie a été corrigé par une diminution de sa tension d’entrée :

C’est une réaction négative.

 

Tout ceci s’applique de façon instantanée pour tout signal. 

 

 

Conclusions

 

Pour diminuer les non-linéarités de l’étage de sortie, la correction d’erreur joue par réaction, positive ou négative, réinjectée à l’entrée.

Son efficacité est tributaire de la précision des composants actifs et passifs et de leur similitude. Elle est en principe capable d’annuler toute distorsion.

On peut trouver le circuit sioux. Mais son principe est finalement plutôt plus simple à appréhender que celui de la contre-réaction, beaucoup plus mathématique.