Rf f pour "feedback"
Rg g pour "ground"
Rs s pour "shunt"
RL L pour "load"
RLb b pour "bogus"
Ce composant qui n'existe pas dans la réalité se rapporte au comportement en sortie d'un circuit
qui, chargé, délivre une tension supérieure à ce qu'elle est à vide. Par exemple, ici, on aura 5 V
à vide et 10 V avec une charge de 4.5 Ω (comme montrée par exemple sur les circuits a2 et a4).
Cette technique est utilisée dans certaines associations d'un amplificateur avec un haut-parleur.
Le coefficient de surtension électrique du circuit (Qes) s'y voit diminué par rapport à ce qu'il est
avec un amplificateur de configuration standard.
Ce qui suit présente une succincte explication du procédé.
Les circuits a1 à a8 sont des schémas très simplifiés d'amplificateurs à gain important en boucle
ouverte et donc à forte contre-réaction en boucle fermée de sorte que la tension sur l'entrée
inverseuse [-] est à peine inférieure à celle de l'entrée non-inverseuse [+]
Note : les entrées de ces circuits doivent être alimentées à basse impédance.
Circuits a1 et a2
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Un générateur de signal délivre une tension vg1 (1 V) à des diviseurs constitués
pour a1, de R1 (1 kΩ) et R2 (1 kΩ)
pour a2, de R1 (1 kΩ) et R2 + Rs (1k + 0.5 = 1.0005 kΩ)
donnant les tensions d'attaque de l'entrée non inverseuse [-]
vip1 = 500 mV, vip2 = 500.125 mV
La tension de sortie d'un circuit est égale à celle de l'entrée non-inverseuse multipliée par
le gain déterminé par le réseau de contre-réaction, soit (Rf + Rg) / Rg = 10 d'où
vo1 = 5 V, vo2 = 5.001 V
Les résistances en série RL + Rs n'étant pas connectées, les charges en sortie se bornent
aux réseaux de contre-réaction Rf, Rg qui n'absorbent qu'un faible courant de 0.5 mA
et l'on a
iL1 = 0 A, iL2 = 0 A
Circuits a3 et a4
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La connexion en sortie de la charge RL de 4.5 Ω en série avec Rs, donne maintenant une
tension de sortie tout à fait différente entre les deux circuits:
vo3 = 5 V, vo4 = 10 V
La présense de la charge entraine le passage d'un courant iL4 entre la sortie de l'amplifcateur
a4 et la masse, faisant apparaître aux bornes de Rs une tension pratiquement égale à celle de
l'entrée non-inverseuse [+]
vs4 = vip4
En pratique, c'est un peu moins. Il ne circule alors presque plus de courant dans R2 dont la
valeur ohmique paraît élevée. Ce procédé se décrit comme étant une "réaction positive" et
est souvent appelé "bootstrap".
Le diviseur R1, R2 du circruit a4 n'a donc presque plus d'effet sur la tension d'entrée vg1.
On retrouve donc quasi intégralement une tension de 1V à l'entrée non-inverseuse de
l'amplificateur. Elle est multipliée à la sortie de ce dernier par le gain déterminé par le réseau
de contre-réaction Rf, Rg soit
(Rf + Rg) /Rg = 10
Avec les valeurs données, la tension de sortie de a4 est double de celle de a3
(10 V au lieu 5 V), de même pour le courant dans RL (iL4 = 2 A au lieu de iL3 = 1 A)
Circuits a5 et a6
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Ils servent à vérifier le résultat donné par a4.
Dans le circuit a5, une résistance négative, RNeg de -2.5 Ω, inexistante dans la réalité
mais autorisée dans les calculs du programme de simulation, est introduite en série avec
la résistance RL de 4.5 Ω.
Le résultat est donné par le circuit a6
RLb = 2 Ω
égal à celui obtenu par le circuit réaliste a4.
Circuits a7 et a8
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La configuration de ces circuits qui remplissent la même fonction que les précédents s'en distingue
par leur configuration inverseuse. L'entrée du signal se fait, via la résistance Rg, sur l'entrée inverseuse
à laquelle est reliée la résistance Rf raccordée à la sortie et qui véhicule le signal de contre-réaction.
La gain en tension est
-Rf / Rg = -5
Le réglage de la "résistance négative" se fait par le réseau diviseur, R1, R2 qui est raccordé
à la résistance de shunt Rs et est branché à l'entrée non-inverseuse [+].
Cette configuration inverseuse est montrée ici car plus adaptée à des expérimentations.
Ëxpérimentations
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Elles sont faciles à réaliser.
Le signal d'entrée doit être issu d'une source à basse impédance, de 100 Ω ou moins, un suiveur
de tension par exemple, et les résistances R1 et R2 un peu plus élevées, disons de 2 à 4.7 kΩ,
que sur les schémas présentés ici dont les valeurs ont été choisies pour rendre les calculs les plus
élémentaires possibles.
Conclusion
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Cette manipulation de la résistance apparente de la charge d'un amplificateur s'applique très bien
à un haut-parleur pour en diminuer le coefficient de surtension Qesr, de moitié voire des deux tiers
pour un amateur.
Plus même pour quelqu'un expérimenté, jusqu'à un Qes de 0 , mais il faut alors un deuxième
circuit se joignant à celui de la résistance négative pour définir un nouveau comportement complet
du couple amplificateur haut-parleur.
L'utilisation de la résistance négative ne se limite pas aux charges closes, contrairement à celui
des asservissements, et est bien plus utilisé dans le commerce que ces derniers.
etsimonogn
Créé le 09 Déc 2007 16:47
