Mesures

Ampli Singlotron (VO)

Mise en garde :

Il est important d’insister sur le fait que l’amplificateur SINGLOTON est référencé au -17V. Cela signifie que la terre est raccordée au -17V.

Les entrées sont isolées par des transformateurs audio donc aucun risque n’est à craindre avec le raccordement des appareils en aval. Cependant si vous devez faire des mesures avec un oscilloscope assurez-vous que celui-ci n’est pas relié à la terre au risque de voir votre amplificateur ou oscilloscope partir en fumé.

Je vous conseille soit de couper la terre sur le SINGLOTRON le temps des mesures sinon d’utiliser un oscilloscope non raccordé à la terre. Sur certain model il existe un sélecteur qui permet de l’isoler de la terre. Dans le cas d’un oscillo externe (USB par exemple) vous devez utiliser un ordinateur portable sans le raccorder au secteur ou sinon sans la terre.

En cas de doute il faut toujours mesurer avec un voltmètre la différence de potentiel entre la masse de l’oscillo et le point où l’on souhaite la raccorder. Quelques mV c’est OK sinon revoyez votre circuit de terre.

Croyez-moi car je parle en connaissance de cause !

Alimentation :

On commence par la mesure des alimentation à l’aide d’un oscilloscope.

Pour rappel l’alimentation des amplis utilise une cellule de filtrage en PI type CRC constitué de deux condensateurs de 22.000 uF et d’une résistance de 1ohm.

D’après les mesures le résultat est plutôt décevant. L’ondulation est de l’ordre de +/-40mV ce qui n’est pas dramatique compte tenu de la simplicité du filtrage. Néanmoins ce qui est bien plus inquiétant c’est la faible performance du filtrage sur le 50Hz et surtout du 100Hz.

Sur la vue spectrale on peut aisément constater l’effet désastreux du 100Hz avec toutes les harmoniques qui en découlent. On note également de nombreuses perturbations à partir de 4KHz. Ceci s’explique par la mauvaise capacité de filtrage en haut fréquence des condensateurs chimiques.

Bruit en sortie :

On court-circuite l’entrée de l’ampli (Signal à la masse) et on effectue les mesures.

On peut rapidement en déduire un faible taux de réjection de l’alimentation sur les amplis car on retrouve le bruit de l’alimentation avec tous les défauts déjà évoqués directement en sortie de l’ampli. A un niveau plus faible certes mais fortement présent tout de même.

Protocole de test :

Le protocole de test est simple, on raccorde l’ampli à une charge de 8Ω soit sur une résistance soit sur une enceinte afin de représenter une charge complexe. Dans le cas d’une résistance veillez à dimensionner sa puissance à au moins deux fois la puissance de l’ampli et de préférence la fixer sur un radiateur.

Bande passante :

Un balayage en fréquence de 0 à 100KHz permet d’apprécier la bande passante qui est plate sans excéder les 20KHz. La perte de gain s’amorce juste avant les 20KHz ce qui est correct vu la simplicité du schéma mais un peu limite tout de même.

Une remontée en dessous de 100Hz peut s’expliquer par le niveau élevé de 50Hz et 100Hz lié à la faible performance du filtrage de l’alimentation.

Analyse sur signaux sinusoïdaux :

On utilise un générateur de signaux très faible distorsion afin d’injecter un signal sinusoïdal. Visuellement il est difficile de voir une quelconque déformation On notera seulement un retard de l’ordre de 7us qui ne varie pas en fonction de la fréquence.

Il est à noter que les entrées du SINGLOTRON sont référencés au -17V et c’est à cause de cela que l’entrée déphase le signal de 180°. Dans mon cas j’ai inversé les sorties des transformateurs audio afin d'avoir les deux signaux en phase.

Analyse sur signaux carrés :

On utilise un générateur de signaux très rapide afin d’injecter des signaux carrés à différentes fréquences.

On peut mesurer facilement le temps de monté qui est de l’ordre de 2.6V/us. C’est faible mais acceptable pour un ampli de cette conception.

En fonction de la fréquence on peut noter la difficulté au SINGLOTRON de répondre efficacement à des changements rapides d’autant plus désastreux que la fréquence augmente. Le faible temps de monté est directement en cause. Sur les basses fréquences le manque de maintien des paliers est lié au condensateur d’entrée. Normalement de 2.2uF il n’est que de 470nF dans mon cas du fait de l’utilisation de cet ampli pour les fréquences à partir de 500Hz.

Facteur d’amortissement :

Le facteur d’amortissement est très faible avec 0.6 à 1W et 0.3 à très faible puissance (10mW)

Pour ce qui souhaite voir la méthode et la feuille de calcul EXCEL veuillez visiter la page Facteur d'amortissement.

Linéarité :

Le rapport entre l’entrée (mV) et la sortie en Watts est très linéaire excepté à l’approche du maximum de la puissance ce qui est très commun. 

Les mesures spectrales :

Toutes les mesures de distorsion, dynamique et rapport signal sur bruit ont été effectué à différent niveaux de puissance ainsi qu’à différentes fréquences. Cela permet ensuite de déterminer les courbes pour chacune des catégories. En voici quelques exemples ce dessous:

La distorsion :

La distorsion augmente de manière très linéaire en fonction de la puissance de sortie ce qui n’est pas surprenant pour un ampli Single-End avec générateur de courant. Néanmoins cette distorsion débute à 0.1% dès 10mW puis 1% à 1W et plus de 5% à 8W (Puissance crête).

Nous obtenons ainsi une plage utile extrêmement courte.

Le rapport signal sur bruit :

Le rapport signal sur bruit du SINGLOTRON est faible avec environ 25dB en dessous de 1W et plus de 40dB à partir de 1W et plus. Ceci s’explique par un niveau de la puissance de sortie relativement faible qui n’est pas aidé par un niveau de bruit élevé : Le rapport signal sur bruit (SNR) en est de ce fait fortement affecté.

La dynamique :

La dynamique est faible et ne s'améliore pas sur de petite puissance.

Température :

A l'aide d'une caméra thermique on mesure les températures aux différents points de l'ampli.

Les transistors sont à 87°c, le radiateur à proximité des transistors sur la face intérieure nous avons environs 65°c et à l'extérieur du radiateur nous avons 55°c. Les autres composants sont pas très chaud entre 35°c et 45°c. Boitier fermé on peut imaginer une hausse de température sur l'ensemble des composants.

Puissance et rendement :

Le courant d’entée du SINGLOTRON est stable ce qui est normal pour un ampli class A avec générateur de courant.

On mesure 1.064A soit 195W de consommation pour 2x4WRMS soit un rendement net de 4%. C’est extrêmement faible !!!

En conclusion :

Le schéma du SINGLOTRON est simple voir minimaliste. Aussi simple à construire qu’à mettre au point. On peut lui reprocher une régulation du courant de polarisation manquant de stabilité (+/-50mA) ainsi qu’un OFFSET en sortie fluctuant de +/-20mV mais il est fiable. Une détection de composante continue sur la sortie est préconisée, mais je n'ai jamais eu de problème. Près plus de 10 années de service je n’ai à ce jour aucuns soucis particuliers.

On peut également critiquer le rendement avec près de 200W consommés pour 8W restitué. C’est lourd et ça chauffe.

Les caractéristiques électriques sont très modestes, faible temps de monté, faible taux d’amortissement, faible rapport signal sur bruit, distorsion élevée avec pour couronner le tout une puissance de sortie réduite à quelques Watts.

En comparant avec d'autres ampli de même type on s’aperçoit que les caractéristiques sont proches et tout aussi médiocre. Le SINGLOTRON dans sa version originale ne fait pas mieux voir pire !

Un ampli à déconseiller pour des enceintes à faible rendement compte tenu de son faible niveau de puissance. A conseiller pour les compressions et pas pour les haut-parleurs à membranes d’autant plus si elles sont lourdes. Si vous recherchez les harmonique vous serez servie mais attention car toutes les harmoniques ne sont toutes bonnes à entendre.