Jipihorn's Blog

septembre 15, 2014

Patent-watch : le convertisseur I/V Devialet

Filed under: Electronique, Fondamentaux, Vidéo Blog — jipihorn @ 7:52

Beaucoup de fabricants utilisent la notion de brevet pour leur donner une crédibilité. Ça peut être tout à fait justifié dans certains cas, moins dans d’autres. Étudier le contenu de brevets peut être extrêmement pénible ou très intéressant, ce qui m’a donné l’idée de créer une rubrique à ce sujet.
Pour le premier épisode, j’ai choisi la boite la plus active dans le domaine actuellement (et qui le fait savoir) : Devialet. J’ai sélectionné dans leur liste leur convertisseur courant/tension adapté au DAC PCM1792 de TI (ex Burr Brown). Avant de regarder le fonctionnement, je décris l’étage de sortie en courant de cette série de DACs qui a une topologie assez étudiée pour avoir les caractéristiques de haut niveau. C’est quelque chose de peu documenté en général, et il est possible qu’il y ait des subtilités que je n’ai pas dans mes documents.

Alors, vrai brevet ou poudre aux yeux ?

Jipi.

27 commentaires »

  1. Très intéressant.

    juste pour info ? les étages I/V sont des étages transimpédance ,non ? (conversion courant tension).
    dans la vidéo,le terme transconductance est employé.

    Commentaire par thierry38 — septembre 15, 2014 @ 10:33

  2. Quelques points en vitesse

    *

    Petite coquille :

    Les entrées in+ et in- de l’ampli-op à la suite de la source de tension de référence sont inversées. L’entrée in- doit, par le biais de la boucle de contre-réaction, reproduire, sur la résistance R déterminant le courant, la tension présente sur l’entrée in+.
    L’ampli-op est dit alors en montage suiveur.

    *

    Précisions sur les ampli-op deconversion courant-tension :

    En répliquant la tension de l’entrée in+, l’entrée in- présente une masse virtuelle. La tension de sortie de l’AOP est donc déterminée par la résistance présente entre sa sortie et l’entrée in-. Ce montage est dit à transrésistance ou transimpédance, et non à transconductance, laquelle caractérise une conversion tension-courant.

    Par rapport à une charge par résistance à la masse, audiphilement assez prisée, le gros avantage de la borne in- en masse virtuelle est que la sortie en courant du DAC ne voit aucune variation de tension et donc de charge et de décharge des capacités parasites de ses composants actifs.
    Voir à ce propos quelques mesures de distorsion l’article de Ruschkowski page 91 du n°3 de Linear Audio.

    *
    Cascode

    Appeler « cascode » un composant actif monté en configuration grille ou base commune est extrêmement courant. Sémantiquement c’est bien sûr une erreur dont je ne suis pas le seul à être quelque peu hérissé.
    En fait, il serait plus exact d’utiliser le verbe « cascoder » pour indiquer que le dit composant actif vient « tamponner » en courant la sortie en courant d’un élément ou d’un circuit précédent.

    *

    Enfin, la vraie question : original, Devialet ?

    La figure du brevet au début du blog m’a de suite fait sourire.
    De quoi s’agit-il ? Simplement de répliquer, éventuellement avec multiplication, le courant sortant du DAC dans une résistance, laquelle se charge de la conversion courant/tension,
    et en isolant bien l’un (le courant de sortie) de l’autre (la tension aux bornes de la résistance). Et ce, sans contre-réaction.

    Un des aspects aussi obscur que significatif du brevet de Devialet est l’absence de toute mention de « prior art » :
    (http://www.pat2pdf.org/ –> 20130057351)

    Et bien, l’idée, on l’a déjà vu quelque part, chez… Wadia qui a exploité en 1988 un nouveau type de circuit conçu par certains fondeurs de circuits intégrés.
    Formidablement prometteurs sur le papier, car simplifiant notoirement nombre de circuits et leurs problèmes associés, ils n’ont néanmoins pas été la révolution attendue dans la pratique malgré quelques belles applications.
    Il s’agit des « current conveyors », en français « convoyeurs de courant » (« translateur » aurait peut-être été un terme plus adapté et plus élégant) :

    [img]http://chipdesignmag.com/images/articles/24/robinson_figure1.gif[/img]

    Le convoyeur de courant peut se voir comme une espèce de super-transistor admettant des tensions en entrée et délivrant des courants en sortie des deux polarités (on dirait volontiers « bipolaire » mais le terme est déjà pris).

    Le plus gros problème de ces circuits est sans doute celui des dérives dues aux variations thermiques de leurs composants actifs. Mais on ne peut nier que conceptuellement, les schémas qu’ils permettent sont d’une grande élégance.

    *
    De brevet sur les amplis de chez Devialet, il y a celui associant classe D et classe A. Qui dit classe D dit commution de puissance. Mais qui dit communtation peut aussi faire penser à la classe C.
    Et classe D associée à classe A, qui en fait depuis 1978 ?
    Quad, sous le terme current dumping, avec exploitation de la technique dite correction d’erreur.
    Devialet ne m’a pas l’air de faire autre chose.

    *
    Conclusion: nothing new under the sun.

    Commentaire par forr — septembre 15, 2014 @ 11:50

  3. Bien vu ! C’est bien transimpédance (U/I) et non transconductance. J’ai toujours été dyslexique la dessus, je vais ajouter des annotations pour corriger ça; faut que je retrouve les endroits. Je ne parle pas des termes suceptance, admintance, immitance… Je suis vraiment une quiche pour retenir ce genre de trucs.
    Je me disais bien que Forr allait trouver quelque chose de semblable. Je me demande tout de même comment ils connectent le DAC avec ses deux sorties : deux convertisseurs ou profitent-ils de la symétrie du montage ?

    Merci beaucoup.

    J.

    Commentaire par jipihorn — septembre 15, 2014 @ 11:52

  4. Le brevet est marrant dès sa première phrase par le désir manifeste d’originalité. Le circuit utilise un « current reflector ».
    Ce n’est autre qu’un mirroir de courant !

    *
    A propos de miroir de courant, petite précision, il y a au début de la vidée un petit « buffer » ou suiveur de tension (Jipi a l’effacé ensuite) relié à la connexion gate-drain du mosfet d’entrée.
    Ce suiveur de tension permet d’attaquer à base impédance toutes les gates des mosfets qui suivent mais surtout à diminuer l’effet de leurs capacités parasites qui sont des sources de non-linératité parce que de valeur variable avec la tension à leurs bornes
    On retrouve parfois un tel montage, extrêmement efficace semble-t-il, avec les classiques miroirs de courant à transistors bipolaires, dans une configuration à trois transistors où un emetteur suiveur est rajouté pour attaquer les bases des deux transistors principaux :

    Commentaire par forr — septembre 15, 2014 @ 12:35

  5. C’est aussi ce que je pensais sur sa présence, mais j’allais encore en rajouter la dessus.
    Quant au réflecteur de courant, c’est la ou je vois la malhonnêteté du marketing Devialet car, je cite :

    Dans le DAC, le courant de sortie est fourni par le composant dont les performances sont les plus élevées sur le marché
    (T.I. PCM1792). Il est directement converti en haute-tension à l’état brut : aucun amplificateur opérationnel ni aucun
    miroir de courant ne sont utilisés. Au lieu de cela, un chemin complexe, sans perte et complètement original est conçu
    pour transporter le courant du DAC à travers les deux seules résistances ultra-linéaires intégrées dans le système. La
    magie provient du fait que les éléments de guidage de ce chemin électronique ne traitent pas le signal musical.

    https://fr.devialet.com/assets/Systems/Devialet-White-Paper-FR.pdf

    Y sont gonflés quand même.

    J.

    Commentaire par jipihorn — septembre 15, 2014 @ 1:57

  6. En fait,je me dis que si le but est de sortir en « haute tension »,autant utiliser un ampli de puissance traditionnel.

    on a accès à l’entrée inv et non inv.
    ça peut être des essais simples à réaliser.

    un ampli de puissance est un ampli op.
    ex de Jean-Marc Plantefève,comme pour une entrée symètrique avec AOP,c’est faisable avec un ampli de puissance

    Commentaire par thierry38 — septembre 15, 2014 @ 2:35

  7. Je n’arrive pas à insérer les images !…

    Commentaire par thierry38 — septembre 15, 2014 @ 2:41

  8. Ah Devialet … Machine à brevet, équivalent d’Apple dans le monde audiophile (voire idiophile). Ils vont bientôt surpasser Bose (ou Bouse plutôt) avec leur R&D de 800 chercheurs …

    Comme on dit: des chercheurs qui cherchent, on en trouve … Des chercheurs qui trouvent, on en cherche.

    Je remarque sur un autre point que vous avez toujours vos problème de drop audio. Ne cherchez pas plus loin, l’origine vient de la position de votre micro cravate. J’ai remarqué que vous le portez au col. Belle erreur car le micro capte les vibrations (physique, pas acoustique) de votre gorge ce qui as pour effet de créer ces drop. Mettez votre micro plus à hauteur de la poitrine ou faites en sorte qu’il ne soit pas en contact avec votre gorge.

    Amicalement, JM-F.

    Commentaire par JM-F — septembre 15, 2014 @ 3:02

  9. J’ai déjà essayé tout ça. Le problème est que ce micro est tellement pourri que c’est encore pire. Et j’en ai marre d’investir de ce type de matériel.

    Commentaire par jipihorn — septembre 15, 2014 @ 3:24

  10. Les amplis Plantfève ont une contre-réaction assez faible, il me semble. Qu’est-ce que cela donne en masse virtuelle ?
    Pour la flexibilité d’une installation, il paraît plus pratique de séparer les fonctions conversion courant/tension et ampli de puissance, à moins d’être un archi-puriste adapte des trajets de signaux ultra-courts.

    J’avais fait des essais d’un circuit à transistors BC327-337 en faisant varier la tension d’alimentation. Ce n’est pas avec la tension la plus élevée disponible (+/-31 V) que j’avais obtenu la distorsion la plus faible mais un peu en dessous, vers 25-27 V.
    Pas sûr qu’on gagne grand chose à aller au délà, ça doit dépendre de pas mal de paramètres.

    Pour insérer une image, un simple lien sans code HTML a suffi pour celle présentée dans mon intervention précédente.

    Quant au micro, je préférais nettement celui qui captait l’ambiance de la pièce que le cravate au son légèrement étranglé.

    Commentaire par forr — septembre 15, 2014 @ 3:57

  11. Pour en savoir plus sur les « convoyeurs de courant » :

    *

    http://www.lopdf.net/preview/3S77jzonuGnkCAkSkLrnMpykJ9tEWxSKRrTsISgFkKg,/Current-Conveyors-Imperial-College-London.html?query=CII-London

    La côté génial de cet type de circuit est parfaitement illustré avec le schéma de redressement page 18.

    Voir aussi l’utilisation somptueuse qu’en a fait Jan Didden avec son ampli à correction d’erreur PAX.

    Manipuler des courants plutôt que des tensions, ce n’est peut-être pas familier, mais cela peut aboutir à des circuits très simples et rapides (néeanmoins en termes de distorsion dans la zone audio, l’appel à la contre-réaction classique reste toujours un peu plus peformante).

    *

    Historiquement, l’un des tout premiers convoyeurs de courant dédiés à l’audio :

    http://pagesperso-orange.fr/Iodau/Phototronics_CurrentConveyors_PA630_EW1994-12.pdf

    Si la figure 5 vous rappelle le brevet Devialet,
    il y a antériorité, le document date de 1994.

    Commentaire par forr — septembre 16, 2014 @ 10:37

  12. C’est vrai que je n’avais pas pensé au convoyeur de courant CCI (plutôt CCII dans ce cas), probablement parce que il n’y a que deux entrées/sorties. Y a longtemps que je n’avais pas revu ces briques fondamentales. J’ai plutôt vu le truc de Devialet comme un pur current follower.
    La figure 5 a effectivement d’étranges similitudes de principe. Surtout que c’est un truc audio intégré. Jamais entendu parler de ce circuit ! Je savais que je pouvais compter sur l’EAF (encyclopédie ambulante française).

    J.

    Commentaire par jipihorn — septembre 16, 2014 @ 8:41

  13. je ne suis plus sur de cela, mais de mémoire, je pense que l’association de la classeD avec la classe A, vers les années 1977/78 la firme Sony a fait le même genre de chose avec la série TAN 88b ?, mais ont rectifiera si je me suis trompé.

    Commentaire par combaz — septembre 17, 2014 @ 9:48

  14. Le problème n’est pas dans l’association de deux types d’amplis; c’est probable que toutes ces combinaisons aient été déjà faites dans les années 70. Le brevet repose sur une topologie parallèle particulière de cette association. Mai sil est pas exclu du tout qu’elle existait déjà mais oubliée dans un coin.

    J.

    Commentaire par jipihorn — septembre 17, 2014 @ 10:20

  15. Pour le Sony TAN88B, quelques recherches sur le net confirme que c’est bien cela avec, de plus une alimention à découpage.
    On peut se procurer le manuel de service :
    http://www.hifiengine.com/manual_library/sony/ta-n88.shtml

    Pour l’ampli Devialet à classe hybride (A? + D), il me semble que l’on a un peu l’équivalent du circuit Stasis de Pass où le courant que devrait délivrer la section ampli de tension à très faible impédance de sortie se voit délivrer par une source de courant (mais cette dernière est en PWM sur le Devialet). Cela rappelle une multitude de circuits où réactions négatives et positives peuvent se combiner.

    Je n’ai rien trouvé sur un autre ampli Devialet mentionné quelque part, j’ai retenu qu’il comprenait deux diodes jouant un rôle important dans l’étage de sortie. Je suis intéressé d’en savoir plus.

    Commentaire par forr — septembre 17, 2014 @ 11:05

  16. http://www.google.com/patents/US20130063211

    Pour le peu, je suis certain que ça a été fait sur le principe, j’ai ça qui traine en plusieurs variantes dans la gamme des amplis sans interruption de conduction.

    J.

    Commentaire par jipihorn — septembre 17, 2014 @ 12:43

  17. Merci à propos de ce nouveau brevet que je n’ai pas été capable de dénicher.

    Effectivement, les branches du push-pull de ce circuit restent toujours en conduction à cause de source à courant constant.
    C’est une technique connue sous le terme de « non-switching » en anglo-saxon.
    Pour l’instant, je ne pige pas entièrement le fonctionnement de ce circuit de Devialet.

    *

    Par le plus grand des hasards, je suis tombé ce matin sur ces fils qui traitent de ce type de topologies non-switching et autres classe A à dissipation thermique réduite :

    http://www.diyaudio.com/forums/solid-state/21329-self-regulating-class.html
    http://www.diyaudio.com/forums/solid-state/162559-new-class-super-non-switching-need-revival.html

    *
    Celle-ci d’Andreas Wahlberg (année 2000) m’a bien plu :

    http://www.diyaudio.com/forums/solid-state/162559-new-class-super-non-switching-need-revival.html#post2148331

    Je crois qu’il n’y a que les inscrits sur DiyAudio qui peuvent voir le schéma de principe contenu dans le lien.
    Mais on le retrouve ici en un peu plus détaillé :

    http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=EPODOC&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=20030128&CC=US&NR=6512418B1&KC=B1

    (R3 doit être bootstrappée sur la sortie « à l’ancienne » ou remplacée par une source de courant constant).

    *
    Encyclopédie ? il y a celle-ci, déjà bien complète, sur l’amplification de puissance « non-switching », l’auteur Stef_tsf est belge, il s’intéresse notamment à l’asservissement de HP et est intervenu sur HCFR :

    http://www.diyaudio.com/forums/solid-state/162559-new-class-super-non-switching-need-revival-2.html#post2149201

    *
    Mosfet + Schottky (même chose que précédemment pour les schémas, probablement visibles qu’aux inscrits de DiyAudio) :

    http://www.diyaudio.com/forums/solid-state/162559-new-class-super-non-switching-need-revival-2.html#post2149538
    http://www.diyaudio.com/forums/solid-state/162559-new-class-super-non-switching-need-revival-2.html#post2149614

    *
    Pour conclure.
    Les trois circuits émanant de Devialet et dont on a eu un aperçu dans ce blog et ses commentaires font penser que l’on a affaire à des gens très compétents en électronique (pour la sémantique, il y a redire….), et qui à l’évidence, trouvent la source de leurs inspirations dans une connaissance très étendue des circuits audio d’hier et d’aujourd’hui.

    Commentaire par forr — septembre 17, 2014 @ 10:51

  18. Bonjour,

    Pour moi, le Sony TA-N88 a un étage de sortie en classe D sans correction d’erreur par un amplificateur en classe A.

    Me trompe-je ?

    Commentaire par Scytales — septembre 20, 2014 @ 3:57

  19. Bonjour,

    J’ai suivi cette vidéo au casque, et je n’ai pas remarqué de problème de prise de son.

    Merci pour votre travail.

    Commentaire par le gros lulu — septembre 20, 2014 @ 5:34

  20. Devialet: un nom, un design futuriste, une politique de prix forts, trois bonnes raisons de se méfier.

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — septembre 27, 2014 @ 10:11

  21. Scytales
    > Pour moi, le Sony TA-N88 a un étage de sortie en classe D sans correction d’erreur par un amplificateur en classe A.

    Rien de tel n’a été dit. Je n’ai pas le schéma exact pour tenter d’en décrypter le fonctionnement.

    Francis Libre
    > Devialet: un nom, un design futuriste, une politique de prix forts, trois bonnes raisons de se méfier.

    En même temps, c’est une entreprise française, et si, dans un secteur où l’extravagance des prix a un pouvoir hypnotique, son activité peut rapporter trois sous à la balance commerciale de notre vert pays, même les électroniciens puristes et pointilleux dans notre genre ne sauraient trop s’en plaindre.

    Commentaire par forr — septembre 27, 2014 @ 11:56

  22. On peut faire de la très bonne électronique à prix démocratique, c’est d’ailleurs le cas chez la plupart des grandes marques. S’adresser uniquement à une clientèle élitiste ou fétichiste, c’est prendre de bien grands risques pour une entreprise audio française. Que gagne t-on au final: un ou deux zéros de plus en distorsion? Pas de quoi exciter une bonne paire d’oreilles. D’après la vidéo, les performances du convertisseur Devialet apparaissent sensiblement inférieures à celles des solutions intégrées toujours plus fiables que les solutions discrètes, ce n’est pas étonnant: on constate la même chose dans l’amplification en tension classique. De là à crier au génie, fût-il français… Quelques commentaires « poétiques » sur Devialet chez « audiophilie des gens heureux »:
    http://chaud7.forumactif.fr/t989-devialet

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — septembre 27, 2014 @ 2:29

  23. Le schéma IV du brevet de devialet est un truc hyper classique, j’en avais fait un dans les années 2000, et j’avais déjà repompé l’idée sur quelqu’un d’autre… C’est une variante simple du Jocko Folded Cascode IV…


    Il est identique au VAS de cet ampli-op CMOS (le doc date de 1989) :

    http://www2.ee.ntu.edu.tw/~ecl/Courses/101AIC/p1.pdf

    C’est une structure très commune dans les ampli-op où le VAS est un convertisseur courant-tension (le différentiel d’entrée sort un courant, on le convertit en tension pour driver l’étage de sortie) :

    http://waset.org/publications/7027/design-of-folded-cascode-ota-in-different-regions-of-operation-through-gm-id-methodology

    C’est ultra classique et antériorisé à mort, le brevet est là pour faire joli…

    Commentaire par peufeu — octobre 4, 2014 @ 8:34

  24. Le Génie commence à se dégonfler sérieusement…

    Commentaire par FRANCIS LIBRE — octobre 5, 2014 @ 9:17

  25. Peufeu, j’ai expérimenté il y a très longtemps des sources de courant constant à base de deux LED et d’un montage cascode. Est-ce du à l’implantation sur plaquette et sans précaution que le montage bien que performant était affecté d’une oscillation ? Celle-ci ne disparaissait qu’avec l’insertion d’une résistance en série avec la base du deuxième transistor. Sur DiyAudio, Roender a montré un montage identique dont il a dit grand bien, la valeur de la résistance choisie étant de 22 Ohm.

    Commentaire par forr — octobre 10, 2014 @ 12:39

  26. Sur plaquette il y a pas mal d’inductance… ça oscille si l’impédance de la base est trop inductive. Sur cette simul, je varie la valeur de la résistance de base : si elle est trop faible, la réponse en fréquence a un gros pic et ça oscille. Dans un monde parfait il n’y aurait pas besoin de résistance, mais il y a toujours des inductances parasites partout. Si on réduit les inductances parasites (CMS, layout serré), on peut réduire la résistance.

    http://postimg.org/image/c5jphxtlp/full/

    Tu peux le simuler avec spice si tu prends des valeurs réalistes pour les inductances parasites. Note que j’ai mis une source de tension parfaite à la place des LED… c’est parce que les LED ont une capacité parasite non négligeable (et en général on rajoute un condensateur pour stabiliser la tension de référence) donc l’impédance est très basse en HF…

    Commentaire par peufeu — octobre 10, 2014 @ 9:37

  27. Merci Peufeu, çela me conforte dans mon idée que l’implantation des cascodes nécessite un grand soin et des verifications après
    montage des circuits. J’ai vu parfois, mais pas vraiment souvent, des découplages de LED ou de simples diodes (1N4148 / 1N918).

    Commentaire par forr — octobre 10, 2014 @ 11:44


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