- kleuck
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Vintage Méga utilisateur
Bon.
Ce soir, je vous propose de fabriquer un Booster à MosFet : la BLACK COFFEE qui n'aura rien à envier aux SHO Zvex et autres machins super dispendieux, puisqu'à mon avis, il est meilleur.
En quoi puisque tous ces schémas se ressemblent ?
Tous simplement dans le système de polarisation, et dans l'amplitude possible du signal de sortie.
Les Mosfets qu'on utilise ont ceci d'embêtant, qu'ils sont prévus pour un fonctionnement à courant relativement "élevé".
Partant, quand on les utilise dans des pédales, donc pour des courants de repos faibles, on leur impose un point de fonctionnement dans une zone en fait inadéquate, et qui risque de varier fortement avec l'usure de la pile etc.
L'astuce utilisée dans tous les schémas, c'est d'utiliser une résistance de source équivalente à la résistance de drain.
De cette maniére, aucune dérive importante n'est possible, mais la chute de tension sur la résistance de source est égale à celle de la résistance de drain.
Le défaut de cette astuce est donc qu'elle réduit l'amplitude de signal que l'on peut collecter sur ce drain (et donc cela implique une saturation plus précoce que nécessaire, et pas forcément "jolie")
Pour améliorer ce point, j'ai choisis de dériver une tension de polarisation d'un générateur de tension rudimentaire, mais suffisant, articulé autour d'une simple Zener.
La Zener est une 4,7 volts, car normalement les BS170 commencent à conduire dans une plage de 2 à 3 volts, parfois 3,5.
Mais il est temps que je dine, je mets le schéma, et la suite ....ensuite.
(Je sais que mes schémas sont moches, mais je n'ai pas le temps d'apprendre à me servir d'un logiciel ad hoc.
Si par contre un courageux maitrisant la chose veut le refaire propre, j'en serais ravi !)
Voilà le bouzin, refait au propre par Dickhead qu'on peut remercier.
Voui c'est un ajustable.
J'ai choisi de ne prévoir qu'un potentiomètre de volume, et je limite le gain à 18 db (rapport Rdrain/Rsource), ce qui nous donne un minium de 15 db de gain avec les pertes d'adaptation.
Pour que l'usage de Mos se justifie, l'impédance d'entrée est grande : 4.7 M en continu, la moitié en alternatif (à cause de la résistance anti "pop" en entrée)
Plus de de 2 Mo est un bon compromis, garantissant une absence totale de perte, et quand même pas trop de sensibilité aux parasites.
La résistance en série (33 k sur le dessin, j'ai mis 47k en fait) et le condo de 100 pf filtre les fréquences au dessus de 20-30 khz en gros.
La résistance de 10k alimente la Zener 4V7, le condo filtre le bruit et stabilise la tension de polarisation, qu'on règle ensuite avec l'ajustable de 100 K.
Comme je n'ai plus de pcb photo sensible, je vais faire ça au pinceau et au vernis à ongles.
Point de départ : le schéma.
Donc, vous avez vu le dessin sommaire de l'implantation (je dessine les composants sur un calque pour voir si ça passe-grosso modo), le voici reporté sur une plaque d'epoxy/cuivre
Ensuite, je repasse ce dessin avec un pinceau et du vernis à ongle légèrement dilué
Je grave au perchlo, supprime quelques courts-circuits (ben oué c'est une méthode rustique quand même, il y a des ratés).
étame (avec du décapant pour plomberie)
Et soudure des composants coté piste : faire gaffe de commencer par les plus petits, et du centre vers les bords.
et câblé sommairement pour test :
Reste l'opération la plus importante : mesurer la tension entre le drain du Mosfet et la masse, puis régler avec l'ajustable pour obtenir 4,5 ou 5 volts.
Et mettre un point de vernis dessus pour le bloquer bien sur...
& enjoy
Pour aller plus loin : je pense que le circuit est assez rustique pour être copié d'après les photos, je vais essayer de vous faire une implantation.
Sachez que sans matériel spécifique (un tupperware suffit) on peut graver au perchlo, il faut juste un bain-marie pour que le perchlo reste à 50° à peu prés.
Pour les allergiques à la chimie, équipés en matos de bricolage: une fraise permet de virer le cuivre inutile aussi bien que le perchlo (à l'anglaise çà s'appelle)
Et sur plaquette à bande, c'est facile (d'ailleurs les SHO Zvex....)
Par contre, si vous faites un circuit "à trous", pensez à inverser le circuit !
Ah, et il y a un emplacement vide sur mon circuit, c'est la résistance de la led, que je n'ai pas montée pour mes essais à l'arrache.
Ensuite, on peut modifier certaines valeurs sans soucis : j'ai mis sur le circuit un 16k pour alimenter la zener au lieu d'une 10k, parce que c'est ce qui m'est tombé sous la main, mais pour une bonne stabilité de la tension de référence, il faut un peu de courant, une 10k serait mieux.
Ce qui définit le gain (et le taux de contre-réaction) c'est la rapport Rdrain/Rsource, les valeurs que j'indique peuvent être modifiées ; mais pour une bonne stabilité et un son de qualité, je préconise de rester dans les 1mA de courant de repos, ou plus, pas moins.
Par contre passer à plus de 18db de gain (Rsource=560 ohms par exemple) ne pose pas de problème (à moins d'avoir une guitare active peut-être), c'est même un des intérêts de mon circuit.
Non, tel que je l'ai fait là, pas de crunch, et c'est super droit.
Bien sur tu peux faire saturer l'ampli, selon son réglage.
J'ai la Black Coffee & Cream pour la satu, mais vous pouvez toujours courir pour avoir le schéma.
Rien n'empêche par contre de découpler la résistance de source avec un condo, ou condo + potard, pour avoir un réglage de gain et cruncher (perso je trouve le crunch des Mosfet affreux)
Arf j'ai oublié le 100 pf : entre l'ajustable et la résistance de 47 k.
La Zener de polarisation peut d'ailleurs être remplacée par deux ou trois leds, suivant leur couleur.
La Zener de protection (entre grille et source du Mosfet) je l'ais omise sur le circuit, bien que je l'ai notée sur le schéma, le BS170 est-parait-il équipé d'une diode, sinon une 4V7 à 9V1 volts fera l'affaire
Voila ce que ça donne (version différente équipée d'un "Bright" à la demande d'un forumeur -Licks qui m'a autorisé à le citer-, que je publierais plus tard -ou pas-)
Edit : voici le schéma de cette version
Merci infiniment à Dickhead
ANALYSE SUCCINTE
1) La polarisation.
a)Théorie
Pour fonctionner -on va tenir ça pour un fait acquis- un Mosfet a besoin d'étre polarisé.
Qu'est-ce que cela veut dire en Français ?
Tout simplement que pour commencer à conduire (ce qui est indispensable pour amplifier un signal), il faut appliquer sur son "entrée" (la gille = nom de l'électrode de commande) une tension positive (pour ce type de Mosfet), qui va induire un courant de repos à travers ce composant, du drain (nom de l'électrode "du haut") à la source (nom de l'électrode "du bas")
Dans le cas d'un Mosfet, une toute petite variation de tension peut induire de grandes variations de courant.
Un problème est que d'un exemplaire à l'autre d'une même référence de Mosfet, la tension nécessaire pour obtenir un courant donné peu varier énormément.
Ici, nous allons utiliser une tension stable, et ajustable à la valeur qui va bien.
b) Moyens
Nous utilisons ici les propriétés particulières d'un type de diode : la diode Zener.
Une diode, dans le cas général, est un composant ne laissant passer le courant que dans un sens, le bloquant dans l'autre.
La diode Zener diffère en ceci que polarisée à l'envers, elle laisse passer le courant tout de même, à partir d'un seuil donné, seuil défini par construction.
On peut donc en dériver une tension fixe -c'est même son application de base.
Ici, nous polarisons (= nous la faisons traverser par un courant) la diode de tension de seuil 4,7 volts par la résistance de 10 kohms, connectée à l'alimentation, 9 volts donc..
Le condensateur en // de la diode filtre le bruit résiduel et les ondulations pouvant provenir d'une alimentation par transfo, et celui produit par le courant traversant la résistance de 10k.
Au point A nous avons donc 4,7 volts, stables.
Le trimmer (petite potentiomètre ajustable) nous permet de régler ensuite cette tension (nous verrons plus tard selon quels critéres)
Le condensateur de 10 nf connecté entre le point B et la masse remplit en gros les mêmes fonctions que celui de la diode.
La résistance de 4,7 Mohms applique cette tension à la grille du Mosfet au point C, et définit par la même occasion l'impédance d'entrée de ce Mosfet.
(à suivre...)
(suite...)
Nous sommes donc à l'entrée (grille de ce Mosfet) au point C.
La tension de polarisation va faire conduire ce Mosfet, un courant va donc le traverser, du point E au point D (c'est à dire du drain du mosfet à sa source).
Il va donc aussi traverser les résistances de drain (2k4) et celle de source (430 ohms).
Selon la loi d'ohm (U=R*I), il va se produire une chute de tension dans chacune de ces résistances.La valeur de la résistance de drain en dérive : j'ai choisi un courant entre 1,5 et 2 mA, pour une chute de tension de 3,5 à 4,5 volts.
Vous l'aurez compris, le réglage de polarisation va se faire en mesurant la chute de tension aux bornes de la résistance de drain, jusqu'à avoir 3,5 ou 4 volts.
La résistance de source a deux fonctions : stabiliser le courant de repos (quasi-inutile avec un Mosfet) et en permettre un réglage fin ; et définir une contre-réaction.
En effet, le gain de ce montage va être défini par le rapport R drain/R source.
Nous voulons 15 db, c'est à dire un rapport 5.Nous avons 5,58, avec les pertes d'adaptations c'est correct.
Mais alors quel est le rôle du condensateur de 47 nf en // de cette résistance ?
C'est le "bright boost".
La "mise à la masse" des fréquences élevées diminue la contre-réaction pour ces fréquences (la résistance apparait comme inférieure aux 430 ohms), et augmente donc le gain dans cette plage.
Pour que le son ne soit pas "harsh", il est nécessaire de limiter le gain vers le haut, c'est le rôle du condensateur de 4n7, qui limite le haut de la bande de fréquences accentuées.
(à suivre...)
Merci de votre aide
En attendant de choisir, je vais continuer et finir l'analyse du circuit.
Nous avons donc vu en comment la paire de condensateurs créent une bosse de brillance.
Il s'agit maintenant de la régler.
C'est le rôle du potentiomètre de 100 Kohms, associé au condensateur de 1 nf en entrée de circuit.
Plus on tourne le potentiomètre, plus la résistance qu'il représente augmente, et plus la fréquence du filtre passe-bas qu'il forme avec le condensateur diminue.
Il est câblé en inverse, ainsi au milieu on a subjectivement 0 perte ou boost, à gauche moins de brillance, à droite plus.
La question est alors, pourquoi mettre ce filtre en entrée, alors qu'un correcteur de type "guitare" aurait été possible en sortie de circuit, avec un rapport signal-bruit plus intéressant en théorie ?
Pour deux raisons : ce type de filtre tends à rendre le son "boueux", ce qui ne va pas avec un clean boost.
Ce défaut est contournable avec un câblage différent (comme ici en entrée) mais aurait à ce moment-là le défaut d'augmenter l'impédance de sortie du boost, d'où pertes d'adaptations etc.
Inadapté à un boost aussi.
La deuxième raison, c'est ma parano.Je n'ai pas d'oscilloscope, mais mon petit doigt me dit qu'avec un gain de 15db, la saturation n'est pas loin sur ce type de montage, or un boost actif des aigus en plus du gain moyen sur toute la bande passante risquait de faire saturer les aigus lors d'utilisation de guitares à haut niveau de sortie, même avec le réglage au milieu.
Voila pourquoi j'ai préféré un réglage en amont de l'étage de gain.
Les autres composants intéressants : en série avec l'alimentation une diode de protection, Schottky de préférence (peu de chute de tension) et une petite résistance de filtrage qui sert aussi de fusible.
Un Strip Board conçu par Mr Dichead une fois de plus
En attendant le pcb.
Il est non-vérifié et supopose l'utilisation d'un trimmer vertical
Ce soir, je vous propose de fabriquer un Booster à MosFet : la BLACK COFFEE qui n'aura rien à envier aux SHO Zvex et autres machins super dispendieux, puisqu'à mon avis, il est meilleur.
En quoi puisque tous ces schémas se ressemblent ?
Tous simplement dans le système de polarisation, et dans l'amplitude possible du signal de sortie.
Les Mosfets qu'on utilise ont ceci d'embêtant, qu'ils sont prévus pour un fonctionnement à courant relativement "élevé".
Partant, quand on les utilise dans des pédales, donc pour des courants de repos faibles, on leur impose un point de fonctionnement dans une zone en fait inadéquate, et qui risque de varier fortement avec l'usure de la pile etc.
L'astuce utilisée dans tous les schémas, c'est d'utiliser une résistance de source équivalente à la résistance de drain.
De cette maniére, aucune dérive importante n'est possible, mais la chute de tension sur la résistance de source est égale à celle de la résistance de drain.
Le défaut de cette astuce est donc qu'elle réduit l'amplitude de signal que l'on peut collecter sur ce drain (et donc cela implique une saturation plus précoce que nécessaire, et pas forcément "jolie")
Pour améliorer ce point, j'ai choisis de dériver une tension de polarisation d'un générateur de tension rudimentaire, mais suffisant, articulé autour d'une simple Zener.
La Zener est une 4,7 volts, car normalement les BS170 commencent à conduire dans une plage de 2 à 3 volts, parfois 3,5.
Mais il est temps que je dine, je mets le schéma, et la suite ....ensuite.
(Je sais que mes schémas sont moches, mais je n'ai pas le temps d'apprendre à me servir d'un logiciel ad hoc.
Si par contre un courageux maitrisant la chose veut le refaire propre, j'en serais ravi !)
Voilà le bouzin, refait au propre par Dickhead qu'on peut remercier.
Voui c'est un ajustable.
J'ai choisi de ne prévoir qu'un potentiomètre de volume, et je limite le gain à 18 db (rapport Rdrain/Rsource), ce qui nous donne un minium de 15 db de gain avec les pertes d'adaptation.
Pour que l'usage de Mos se justifie, l'impédance d'entrée est grande : 4.7 M en continu, la moitié en alternatif (à cause de la résistance anti "pop" en entrée)
Plus de de 2 Mo est un bon compromis, garantissant une absence totale de perte, et quand même pas trop de sensibilité aux parasites.
La résistance en série (33 k sur le dessin, j'ai mis 47k en fait) et le condo de 100 pf filtre les fréquences au dessus de 20-30 khz en gros.
La résistance de 10k alimente la Zener 4V7, le condo filtre le bruit et stabilise la tension de polarisation, qu'on règle ensuite avec l'ajustable de 100 K.
Comme je n'ai plus de pcb photo sensible, je vais faire ça au pinceau et au vernis à ongles.
Point de départ : le schéma.
Donc, vous avez vu le dessin sommaire de l'implantation (je dessine les composants sur un calque pour voir si ça passe-grosso modo), le voici reporté sur une plaque d'epoxy/cuivre
Ensuite, je repasse ce dessin avec un pinceau et du vernis à ongle légèrement dilué
Je grave au perchlo, supprime quelques courts-circuits (ben oué c'est une méthode rustique quand même, il y a des ratés).
étame (avec du décapant pour plomberie)
Et soudure des composants coté piste : faire gaffe de commencer par les plus petits, et du centre vers les bords.
et câblé sommairement pour test :
Reste l'opération la plus importante : mesurer la tension entre le drain du Mosfet et la masse, puis régler avec l'ajustable pour obtenir 4,5 ou 5 volts.
Et mettre un point de vernis dessus pour le bloquer bien sur...
& enjoy
Pour aller plus loin : je pense que le circuit est assez rustique pour être copié d'après les photos, je vais essayer de vous faire une implantation.
Sachez que sans matériel spécifique (un tupperware suffit) on peut graver au perchlo, il faut juste un bain-marie pour que le perchlo reste à 50° à peu prés.
Pour les allergiques à la chimie, équipés en matos de bricolage: une fraise permet de virer le cuivre inutile aussi bien que le perchlo (à l'anglaise çà s'appelle)
Et sur plaquette à bande, c'est facile (d'ailleurs les SHO Zvex....)
Par contre, si vous faites un circuit "à trous", pensez à inverser le circuit !
Ah, et il y a un emplacement vide sur mon circuit, c'est la résistance de la led, que je n'ai pas montée pour mes essais à l'arrache.
Ensuite, on peut modifier certaines valeurs sans soucis : j'ai mis sur le circuit un 16k pour alimenter la zener au lieu d'une 10k, parce que c'est ce qui m'est tombé sous la main, mais pour une bonne stabilité de la tension de référence, il faut un peu de courant, une 10k serait mieux.
Ce qui définit le gain (et le taux de contre-réaction) c'est la rapport Rdrain/Rsource, les valeurs que j'indique peuvent être modifiées ; mais pour une bonne stabilité et un son de qualité, je préconise de rester dans les 1mA de courant de repos, ou plus, pas moins.
Par contre passer à plus de 18db de gain (Rsource=560 ohms par exemple) ne pose pas de problème (à moins d'avoir une guitare active peut-être), c'est même un des intérêts de mon circuit.
Non, tel que je l'ai fait là, pas de crunch, et c'est super droit.
Bien sur tu peux faire saturer l'ampli, selon son réglage.
J'ai la Black Coffee & Cream pour la satu, mais vous pouvez toujours courir pour avoir le schéma.
Rien n'empêche par contre de découpler la résistance de source avec un condo, ou condo + potard, pour avoir un réglage de gain et cruncher (perso je trouve le crunch des Mosfet affreux)
Arf j'ai oublié le 100 pf : entre l'ajustable et la résistance de 47 k.
La Zener de polarisation peut d'ailleurs être remplacée par deux ou trois leds, suivant leur couleur.
La Zener de protection (entre grille et source du Mosfet) je l'ais omise sur le circuit, bien que je l'ai notée sur le schéma, le BS170 est-parait-il équipé d'une diode, sinon une 4V7 à 9V1 volts fera l'affaire
Voila ce que ça donne (version différente équipée d'un "Bright" à la demande d'un forumeur -Licks qui m'a autorisé à le citer-, que je publierais plus tard -ou pas-)
Edit : voici le schéma de cette version
Merci infiniment à Dickhead
ANALYSE SUCCINTE
1) La polarisation.
a)Théorie
Pour fonctionner -on va tenir ça pour un fait acquis- un Mosfet a besoin d'étre polarisé.
Qu'est-ce que cela veut dire en Français ?
Tout simplement que pour commencer à conduire (ce qui est indispensable pour amplifier un signal), il faut appliquer sur son "entrée" (la gille = nom de l'électrode de commande) une tension positive (pour ce type de Mosfet), qui va induire un courant de repos à travers ce composant, du drain (nom de l'électrode "du haut") à la source (nom de l'électrode "du bas")
Dans le cas d'un Mosfet, une toute petite variation de tension peut induire de grandes variations de courant.
Un problème est que d'un exemplaire à l'autre d'une même référence de Mosfet, la tension nécessaire pour obtenir un courant donné peu varier énormément.
Ici, nous allons utiliser une tension stable, et ajustable à la valeur qui va bien.
b) Moyens
Nous utilisons ici les propriétés particulières d'un type de diode : la diode Zener.
Une diode, dans le cas général, est un composant ne laissant passer le courant que dans un sens, le bloquant dans l'autre.
La diode Zener diffère en ceci que polarisée à l'envers, elle laisse passer le courant tout de même, à partir d'un seuil donné, seuil défini par construction.
On peut donc en dériver une tension fixe -c'est même son application de base.
Ici, nous polarisons (= nous la faisons traverser par un courant) la diode de tension de seuil 4,7 volts par la résistance de 10 kohms, connectée à l'alimentation, 9 volts donc..
Le condensateur en // de la diode filtre le bruit résiduel et les ondulations pouvant provenir d'une alimentation par transfo, et celui produit par le courant traversant la résistance de 10k.
Au point A nous avons donc 4,7 volts, stables.
Le trimmer (petite potentiomètre ajustable) nous permet de régler ensuite cette tension (nous verrons plus tard selon quels critéres)
Le condensateur de 10 nf connecté entre le point B et la masse remplit en gros les mêmes fonctions que celui de la diode.
La résistance de 4,7 Mohms applique cette tension à la grille du Mosfet au point C, et définit par la même occasion l'impédance d'entrée de ce Mosfet.
(à suivre...)
(suite...)
Nous sommes donc à l'entrée (grille de ce Mosfet) au point C.
La tension de polarisation va faire conduire ce Mosfet, un courant va donc le traverser, du point E au point D (c'est à dire du drain du mosfet à sa source).
Il va donc aussi traverser les résistances de drain (2k4) et celle de source (430 ohms).
Selon la loi d'ohm (U=R*I), il va se produire une chute de tension dans chacune de ces résistances.La valeur de la résistance de drain en dérive : j'ai choisi un courant entre 1,5 et 2 mA, pour une chute de tension de 3,5 à 4,5 volts.
Vous l'aurez compris, le réglage de polarisation va se faire en mesurant la chute de tension aux bornes de la résistance de drain, jusqu'à avoir 3,5 ou 4 volts.
La résistance de source a deux fonctions : stabiliser le courant de repos (quasi-inutile avec un Mosfet) et en permettre un réglage fin ; et définir une contre-réaction.
En effet, le gain de ce montage va être défini par le rapport R drain/R source.
Nous voulons 15 db, c'est à dire un rapport 5.Nous avons 5,58, avec les pertes d'adaptations c'est correct.
Mais alors quel est le rôle du condensateur de 47 nf en // de cette résistance ?
C'est le "bright boost".
La "mise à la masse" des fréquences élevées diminue la contre-réaction pour ces fréquences (la résistance apparait comme inférieure aux 430 ohms), et augmente donc le gain dans cette plage.
Pour que le son ne soit pas "harsh", il est nécessaire de limiter le gain vers le haut, c'est le rôle du condensateur de 4n7, qui limite le haut de la bande de fréquences accentuées.
(à suivre...)
Merci de votre aide
En attendant de choisir, je vais continuer et finir l'analyse du circuit.
Nous avons donc vu en comment la paire de condensateurs créent une bosse de brillance.
Il s'agit maintenant de la régler.
C'est le rôle du potentiomètre de 100 Kohms, associé au condensateur de 1 nf en entrée de circuit.
Plus on tourne le potentiomètre, plus la résistance qu'il représente augmente, et plus la fréquence du filtre passe-bas qu'il forme avec le condensateur diminue.
Il est câblé en inverse, ainsi au milieu on a subjectivement 0 perte ou boost, à gauche moins de brillance, à droite plus.
La question est alors, pourquoi mettre ce filtre en entrée, alors qu'un correcteur de type "guitare" aurait été possible en sortie de circuit, avec un rapport signal-bruit plus intéressant en théorie ?
Pour deux raisons : ce type de filtre tends à rendre le son "boueux", ce qui ne va pas avec un clean boost.
Ce défaut est contournable avec un câblage différent (comme ici en entrée) mais aurait à ce moment-là le défaut d'augmenter l'impédance de sortie du boost, d'où pertes d'adaptations etc.
Inadapté à un boost aussi.
La deuxième raison, c'est ma parano.Je n'ai pas d'oscilloscope, mais mon petit doigt me dit qu'avec un gain de 15db, la saturation n'est pas loin sur ce type de montage, or un boost actif des aigus en plus du gain moyen sur toute la bande passante risquait de faire saturer les aigus lors d'utilisation de guitares à haut niveau de sortie, même avec le réglage au milieu.
Voila pourquoi j'ai préféré un réglage en amont de l'étage de gain.
Les autres composants intéressants : en série avec l'alimentation une diode de protection, Schottky de préférence (peu de chute de tension) et une petite résistance de filtrage qui sert aussi de fusible.
Un Strip Board conçu par Mr Dichead une fois de plus
En attendant le pcb.
Il est non-vérifié et supopose l'utilisation d'un trimmer vertical
