Mesures

Ampli Zenquito (ÉVO)

Introduction:

Cette version du ZENQUITO est celle que j'utilise dans le SYSTEME V8. Elle est baptisée EVO car elle très proche d la version publiée sur le site de JMP avec quelques petites améliorations. Implantation différente des composants, quelques choix de condensateurs adaptés à mon utilisation et surtout une cellule de filtrage d'alimentation renforcé par des selfs.

Alimentation :

Pour rappel l’alimentation des amplis utilise une cellule de filtrage en PI type CLC constitué de deux condensateurs de 22.000 uF et d’une self de 10mH. Chaque ampli est alimenté par un cellule de filtrage indépendante.

D’après les mesures le résultat est très bon. L’ondulation résiduelle est de l’ordre de quelques uV. Seule la stabilité en tension fluctue d’environs +/-4mV.

Sur la vue spectrale on constate que l’alimentation est propre et bien filtrée du fait de l’absence de perturbation sur l’ensemble du spectre. Seul le 50Hz et surtout le 100Hz sont visible avec quelques harmoniques. C’est plutôt bon signe pour la suite

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 taux de réjection de l’alimentation meilleur que sur le SINGLOTRON car la présence de 50Hz a disparue et celle du 100Hz fortement diminué.

On aperçoit des perturbations aussi bien sur la vue spectrale que sur la persistance qui n’existaient pas sur l’alimentation. On peut en déduire qu’elles proviennent soit de l’ampli lui-même ou peut-être ramené par d’autres organes comme la carte Microcontrôleur ou la régulation des ventilateurs.

Ceci mérite un recherche ultérieure et plus approfondie.

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 jusqu’à 25KHz. Au-delà elle perd légèrement en amplitude mais reste acceptable jusqu’à 40KHz.

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 3.5us qui ne varie pas en fonction de la fréquence mais qui est plus visible à haute fréquence, dans notre exemple à 10KHz.

Analyse sur signaux carrés :

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

Le suivi à 50Hz tout comme à 1KHz est excellent. A plus haute fréquence, 20KHz par exemple on note la difficulté à suivre correctement les signaux avec une forte déformation.

On peut mesurer facilement le temps de monté qui est de l’ordre de 78V/us à pleine puissance. Veuillez noter l’atténuation de la sonde (x10).  Résultat excellent pour un ampli class A

Facteur d’amortissement :

Le facteur d’amortissement est globalement bon 170 à 1W. Il chute légèrement au dessus de 5KHz et remonte en dessous de 100Hz. Encore une fois pour un ampli de cette nature : c’est bon !

Pour ce qui souhaite voir la méthode et la feuille de calcul EXCEL veuillez visiter la page Résistance interne.

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 n’est pas surprenant. 

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. Cette méthode est peut précise compte tenu du nombre d'échantillons mais elle a le mérite de donner un premier aperçu des performances.

Les caractéristiques :

Ci dessous les courbes basées sur les valeurs mesurées à l'oscilloscope. Je ne me prononce pas pour l’instant car j’attends les mesures avec l’Averlab. Je vous laisse libre d’interpréter les mesures par vous même.

Protocole de test N°2:

On passe à présent à l'analyseur audio AVERLAB. 

Mesure des FFTs :

Une série de FFT à différents niveaux de puissance : De beaux dégradés d’harmoniques.

On commence avec une polarisation à 150mA soit en class AB.

Puis une deuxième série à 1.5A pour la classe A. Il est alors évident de voir l'amélioration que procure la classe A vise a vis de la classe AB surtout sur les petits signaux, c'est a dire lors de faibles niveaux d'entrée.

Mesure bande passante et linéarité :

La bande passante comme déjà validé avec l'oscilloscope est stable sur toute la largeur de bande audio depuis 10Hz jusqu'à 25KHz. Fréquence de coupe à -3dB de 50KHz ce qui est parfait. Quelque soit la polarisation le résultat est le même à l’exception d'un gain légèrement supérieur sur la version AB(150mA) liée à une tension d'alimentation supérieur dans ce cas de figure.

Concernant la linéarité ce le même constat en fonction de la polarisation. Sinon la linéatité sen soit est très correcte.

Mesure de distorsion (THD+N) :

La THD+N en fonction de la puissance est relativement stable jusqu'à une dizaine de Watts. Au delà elle augment plus rapidement jusqu'à s’envoler à l'approche de la puissance maximale. Rien d'anormale en soit, c'est une distorsion plutôt bien contenu en fonction de la puissance. On voit clairement la différence entre les deux polarisations.

En fonction de la fréquence et à différents niveau de puissance les deux courbes se suivent avec un décalage notable. On remarque une meilleure maitrise des hautes fréquence avec la polarisation en classe A.

Le rapport signal sur bruit (SNR) :

Le rapport signal sur bruit est stable en fréquence. Il augmente en fonction de la puissance de sortie pour atteindre son maximum à 85dB ce qui n'est pas exceptionnel mais correct tout de même. En classe AB on note une très légère amélioration du SNR qui est liée à la tension de sortie plus élevé du fait de la polarisation plus faible.

Puissance et rendement :

Le courant d’entée du ZENQUITO est stable ce qui est normal pour un ampli class A.

Néanmoins on mesure à puissance de sortie nulle 1.223A de consommation soit 270W. A pleine charge on mesure 1.287A soit 283W pour 2x36Wrms donc un rendement net de 25%. Ce n’est pas si mal !

Pour info l’alimentation est de 220Vrms

Température :

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

Les transistors sont à 60°c, le radiateur à proximité des transistors sur la face intérieure nous avons environs 50°c et à l'extérieur du radiateur nous avons 53°c au point le plus chaud et 50°c sur l’ensemble. Les autres composants ne sont pas très chaud avec 35°c à l’exception des ponts de diodes avec près de 60°c.

Boitier fermé on peut imaginer une hausse de température sur l'ensemble des composants mais rien d’inquiétant et c’est bien plus raisonnable que le SINGLOTRON.

Conclusion :

Le schéma du ZENQUITO est un montage simple. Bien qu’un peu plus étoffé que le SINGLOTRON il est facile à construire et c’est surtout un plaisir à mettre au point. La régulation du courant de polarisation est très stable (+/-5mA) et elle n’est pas à retoucher dans le temps. Idem pour OFFSET en sortie fluctuant de +/-4mV. Une détection de composante continue sur la sortie est préconisée afin de protéger les HP en cas de dérive mais après plus de 10 années de service je n’ai à ce jour jamais eu aucun souci.

Le rendement est de 25% ce qui est assez standard pour un ampli en class A. La température est bien plus raisonnable que sur le SINGLOTRON. Seul le poids serait un inconvénient. 

Concernant les caractéristiques électriques je serais beaucoup plus mitigé. D’une part nous avons un niveau de distorsion relativement maîtrisée, un temps de monté élevé ainsi qu’un suivi sur signaux carrés plus qu’acceptable. D’autre part cet amplificateur dispose d’un rapport signal sur bruit et d’une dynamique assez faible ainsi que d’une puissance moyennement élevée.

En conclusion le ZENQUITO est un ampli aux caractéristiques correctes à utiliser sur des enceintes de rendement moyen ou élevé. A conseiller sur tout type de haut-parleur ou compressions.