OTL 6336
Les porteurs de charge et le Temps....
Les "porteurs de charge"
Personne n'a jamais vu un électron....... A la rigueur on en voit les effets quand ils sont en trés grand nombre comme dans ces fameuses valves à vapeurs de mercure.....
Dans un morceau de cuivre les "porteurs de charge" sont effectivement les électrons, dans les tubes aussi, mais dans les semi-conducteurs, comme leur nom l'indique, il n'y a pas que les électrons....... Il y a aussi les fameux "trous positifs", que personne n'a jamais vu non plus d'aiilleurs, mais qui se comportent trés différemment des électrons.
Dans les isolants ce sont des électrons aussi, mais aussi les atomes qui ont perdu leurs électrons ( charges positives )
Toujours est-il que dans nos systèmes audio "récents", donc "électroniques", de la source numérique ou de la bobine de la cellule de la platine vinyle, jusqu'à la bobine du haut parleur, une grosse part du travail est fait par ces fameux porteurs de charge, et en majorité par des électrons.
Les deux natures du "courant électrique":
Ce terme de "courant électrique" ne convient vraiment que pour le courant continu qui est réellement un déplacement physique des électrons
( que personne n'a jamais vu ) dans les conducteurs, métaux en général. Le déplacement des porteurs est extrèmement lent: De l'ordre de quelques dizaines de centimètres par heure . Par contre, dès l'installation de la différence de potentiel aux bornes du circuit, le courant apparait "instantanément" en tout point de ce circuit, à une vitesse proche de celle de la lumière....
Ce que l'on appelle de façon impropre le "courant alternatif" n'est en fait pas un courant mais un mouvement vibratoire de trés faible amplitude des porteurs de charges, qui se transmet d'un bout à l'autre d'un conducteur "stimulé" par une différence de potentiel alternative entre ses extrémités.....
Or le mouvement de chaque électron se fait à la vitesse ridicule mentionnée plus haut de quelques milimètres minute, autant dire qu'il ne bouge quasiment pas.....
Cette vitesse est directement liée à ce que l'on appelle la "mobilité des porteurs de charge", variable selon les métaux et les semiconducteurs, mais toujours trés faible, par contre il faut noter ceci : Dans le vide, celle-ci atteint 15 000 mètres par seconde ..... Sans effort particuliers.
Tien Tien...... peut être un premier indice de la différence entre les tubes et les transistors......
La mobilité des "porteurs de charge":
On l'a vu précédemment, elle dépend du matériau, du métal en particulier, mais aussi de la température, et du voisinage ou présence simultanée de matériaux isolants, ou ayant des carractéristiques de "mobilité des porteurs" différentes: Impuretés, interface avec des isolants....
Tien tien, ne vat-on pas avoir à tenir compte de çà dans nos cables, nos liaisons internes aux amplificateurs et autres composants audio ?....
Pourtant c'est cette mobilité des porteurs de charge qui va permettre de transmettre le signal musical d'un bout à l'autre de la "chaine" , dite "haute fidélité"...... Ce sont eux qui ont la "charge" de véhiculer le signal musical, en se secouant mutuellement , au grès de ce signal transformé en une variation de potentiel au cours du temps....... Le fameux..... Qu'il faut respecter le plus possible.
Un détail intéressant, non reconnu par la physique à ma connaissance est que, un électron garde peut être la "mémoire" de son atome d'origine. Cette "particule élémentaire" est peut être beaucoup plus complexe qu'il n'y parrait. On parle à la rigueur d'effet quantique.......
Je m'amuse à imaginer qu'un porteur de charge est altéré par son long chemin au travers de toute sortes de matériaux plus ou moins purs.
J'ai cru comprendre que c'est ce problème que traite Mr Bybees dans ses "quantum purifiers" ......
Ceci ne concerne que les portions de circuit ou "circule" un courant continu.
D'où l'intérêt d'identifier les "boucles fermées" dans un circuit, où les porteurs de charge "tournent en rond", et de contrôler au mieux dans cette "boucle" la source d'électrons ( alimentation ). D'où cette idée de certains de n'utiliser aucun condensateur chimique....... Je n'ai malheureusement pas pu l'appliquer pour cet OTL, j'ai seulement mis en parrallèle au plus près de l'utilisation des condensateurs non polarisés.
Par contre, j'ai intégré ces deux derniers "concepts" en utilisant uniquement des tubes électroniques comme "source d'électrons"
Les phénomènes dits de "rodage" pourraient être concernés par cette théorie..... A suivre
Le phonographe et le Temps:
Madame Steger, une des plus imminentes spécialiste en phonographes et autres appareils "mécano-acoustiques" , sait à quel point la dimension temporelle du son est primordiale, elle ne le sait peut être pas du point de vue de la physique, mais elle le sait tout simplement pour avoir écouté les meilleurs phonographes de la planète, et avoir vu les meilleurs ingénieurs du son complètement bouleversés à l'écoute de ces appareils........ Pourquoi ?
Cà pleure un peu, çà craque peut être un peu, il y a du bruit de fond, certe, la bande passante est limitée, mais........ :
Le calage temporel est quasiment parfait.
Aucun système de reproduction sonore actuel ne peut rivaliser de ce point de vue avec ces appareils........ Pourquoi ?
Dans un "système de reproduction sonore phonographique", il n'y a qu'une seule conversion du signal: Acoustique à mécanique et inversement à la lecture.
Or le son, l'acoustique, est un phénomène plutôt mécanique, au mieux de mécanique des fluides, jusqu'à nos oreilles qui sont des capteurs mécaniques..... Ne parle-t-on pas du "marteau", pièce mobile de notre oreille ? .....
Dans nos systèmes du 21 ème siècle il y a, simplement pour la reproduction ( le système d'écoute ) : Lecture optique numérique, conversion optique/ électrique, conversion electrique numérique / électrique analogique , amplification electrique , et enfin conversion électrique / acoustique .......
Chacune de ces conversions apporte sa part de décalages temporels, qui changent la "signature" acoustique de chaque son, au point que les plus subtils disparaissent, et que d'autres, "faux", apparaissent, commes des artefacts de l'analyse de notre pauvre système expert en déroute....... de "faux sons" que nous intégrons à la musique.... Quand notre système expert n'y arrive pas, c'est simplement désagréable car indéfinissable.
Il faudrait ajouter à cette liste de conversions et problèmes temporels et autres associés, la conversion électrique / magnétique / électrique, que l'on trouve dans les transformateurs BF de certains systèmes audio...... Mais aussi sous la forme électro / magnéto / acoustique dans la plupart des hauts parleurs utilisant un "moteur" magnétique.
Les "resistances":
Comme leur nom l'indique: Elles résistent au passage du "courant" électrique, et donc freinent les mouvements vibratoires des porteurs de charge....... Quand on imagine que ce sont ces porteurs de charge qui ont la lourde tache de véhiculer le fragile et extrèmement complexe message musical, on ne peut qu'être horrifié ! ........
Comment peut on tolérer que l'on "freine", ou gène cette danse des porteurs ?
Nous arrivons là à un concept non étayé par de la physique dure, c'est en quelque sorte ma conviction pour ce qui est de son application exclusivement à la "musique dans les conducteurs" : Il n'est pas bon pour le signal musical et donc pour ces fameux porteurs de charge d'être "freinés"....... Un peu comme si cette action de les freiner conduisait à des incidents ( décalages temporels ? ) nuisibles à l'intégrité du signal musical....... Sans avoir fait de démonstrations rigoureuses de ce que j'avance, le simple fait d'éliminer les résistances séries dans cet amplificateur OTL 6336 lui à fait faire un bond en qualité incontestable.
Je conviens que ce n'est pas une "expérience" recevable par les physiciens purs et durs. Mais si l'on y mettait les moyens, je pense que l'on devrait pouvoir expliquer cela.
Les selfs :
Venons en à ce que j'ai donc utilisé pour remplacer les résistances: Les selfs.
Ceci concerne seulement des selfs qui sont en série sur le courant continu, ou les prises de potentiel continu, mais en dérivation sur le passage du "courant alternatif", ou plutôt " lignes de vibration des porteurs de charge "
Dans une self, à l'inverse d'un transformateur, il n'y a pas de conversion électrique / magnétique. Les porteurs de charge sont toujours les mêmes, d'un bout à l'autre de la self ils passent de "l'agitation maximum" du côté dit chaud à l'agitation zéro du côté où on applique le potentiel continu.
La musique est appliquée du côté "chaud," et donc les porteurs de charge peuvent assurer pleinement leur rôle. Rien ne les freine....Ou plutôt ils sont ralentis, par le voisinage de l'alliage magnétique, là où ils ne sont pas utilisés, c'est à dire dans l'ensemble du bobinage de cuivre en dérivation par rapport au "point chaud".
Les tubes face aux semi conducteurs :
Imaginez les porteurs de charge ( électrons) arrivant en quantité énorme, mais trés lentement, poussés par le potentiel DC, dans la cathode d'un tube, et, attirés irrésistiblement par l'anode, se retrouvent catapultés à la vitesse faramineuse de 15 000 m/s, au travers de la grille qui les refoule quelquefois, en direction de l'anode sur laquelle ils viennent s'écraser, pour se remettre à progresser à un train de sénateur dans le reste du circuit DC, à la vitesse ridicule de quelques millimètres minute......... C'est assez perturbant.
D'autant que, la mise en vibration, et donc l'ajout du signal musical se fait lors de cette accellération faramineuse, juste après l'éjection de la cathode.........
Perturbant, mais finalement rassurant, car cette opération au combien délicate, s'effectue à une vitesse 1 500 000 fois plus élevée que dans les semi-conducteurs, et donc avec le respect maximum du callage temporel....... De plus à haute température pour la partie où les porteurs sont encore dans des solides....... Cathode et grille..... Et cela particulièrement dans les tubes de puissance.
Dans un transistor tout se passe dans le solide, donc avec des mobilités de porteurs trés faibles, et à des températures basses.
Au passage, on constate facilement qu'un amplificateur à transistor marche systématiquement un peu mieux à chaud........
C'est à se demander si le seul intérêt des amplis à transistors en Classe A n'est pas au bout du compte de chauffer plus......
Transformateurs ou condensateurs ? :
Dans un transformateur, on transforme non seulement les amplitudes des tensions alternatives, d'où leur nom, mais surtout, on transfert la "vibration", supposée linéaire, des porteurs de charge du cuivre du bobinage ou "arrive la musique" en une rotation alternative ( spin ) des électrons cette fois dans le matériau de l'alliage magnétique utilisé, puis, de nouveau, en vibration des électrons du cuivre du bobinage secondaire.......
Il s'agit de deux conversions d'énergie.
Après avoir lu les chapitres précédents, vous admettrez qu'il s'agit là d'une opération à hauts risques pour ce précieux calage temporel:
Deux changements de matériau, et changement de phénomène physique........ Pauvre musique......
Mon point de vue sur cette "affaire", compte tenu de ma petite expérience personelle, est que, systématiquement on perd en temps de réponse ( temps de montée ) , donc en capacité de discrimination des signaux ténus, et que, souvent, les meilleurs transformateurs à l'oreille, sont bons non pas pour leur performances théoriques sur les aspects cités plus haut, mais parcequ'ils apportent aux sons, déja dépouillés de leurs harmoniques les plus "fragiles" par toutes les conversions mal faites en amont, les résonnances harmonieuses qui permettent à notre fameux système expert, situé entre nos deux oreilles, de reconnaitre des subtilités artificiellement reconstruites......
A se demander, au bout du compte, si "les tubes ont le son chaud ", ce n'est pas plutôt à cause des transformateurs.........
D'où le constat que les OTL n'ont pas le "son chaud".......
Si pas de transformateurs, il faut au moins des condensateurs de liaison ( difficile de s'en passer dans un OTL )
Des condensateurs en série sur le signal: Quelle horreur !
J'en conviens, mais tout compte fait, un condensateur n'introduit aucune conversion d'énergie ( de vibration des porteurs ) à condition de ne pas être chimique évidemment.
Il existe de bons et de mauvais condensateurs. Il y a une énorme source d'information et de dépenses pharaoniques potentielles sur ce sujet sur internet. .......je ne rentrerai pas dans ce débat, et ai fait quelques choix de compromis. En même temps, si on se place du même point de vue que ce que j'ai essayé de faire dans toutes les rubriques précédentes, le point de vue des porteurs de charges et des influences néfastes auxquelles ils peuvent être soumis ( a part la musique....); le condensateur idéal serait un condensateur à vide, à électrodes de cuivre pur massif ( amorti pour éviter toute vibration ). En même temps, un condensateur de 1 microfarad de ce type aurait la taille et le poids de l'amplificateur et de son alimentation.......
Autrement dit, et c'est valable pour bien d'autres points de ce sujet: La physique et la technologie ont souvent les solutions "idéales" à tous nos problèmes, mais elles ne sont que rarement étudiées comme il se doit, et surtout réalisables techniquement, applicables ou appliquées...... Un bon exemple est le système acoustique Western Electric des années 30........ Mais c'est un autre bout de l'histoire....
Mais surtout un autre exemple:
les cables........
Condensateur à vide pour application RF de puissance.
Valeur: Quelques dizaines de pF.....
Les cables et liaisons électriques :
Monsieur George Cardas, concepteur et fabricant des cables du même nom m'a beaucoup appris par ses articles, et par l'étude, l'usage, et la dissection de ses fabrications.......
Il raconte que dans les début de la téléphonie, époque de Edison et du Far Ouest, on arrivait à transmettre sur quelques centaines de km le son de la voix dans des fils de cuivres nus, tendus entre des poteaux de bois, sur des isolateurs en céramique, et distants les uns des autres de quelques dizaine de cm. La voix était à peine reconnaissable mais le message était transmis....... Sauf les jours d'orage où les opérateurs téléphoniques risquaient leur peau.....
Dès qu'ils ont essayé de traverser une rivière, au mieux deux kilomètres, ils ont été obligé de faire ce que l'on appelle un cable: c'est à dire un ensemble de conducteurs souples, trés proches, séparés par un isolant solide mais souple. Avec les matériaux de l'époque.
Et bien çà ne marchait plus du tout.........
A tel point qu'on avait inventé déjà à l'époque le numérique, avec le code morse du télégraphe: La voix humaine ne passait pas, mais des impulsions longues ou courtes oui.
C'est exactement le problème que nous avons en audio, mais pour les détails, et avec des distances trés faibles. Il est là aussi principalement question du temps, ou plutôt du calage temporel.
C'est encore une fois la faute des porteurs de charges: Ils ne se déplacent pas du tout à la même vitesse dans les isolants et dans les conducteurs. Dans les isolants les charges s'accumulent, et se libèrent avec un décalage temporel énorme.
Un vrai bon cable est trés difficile à faire, ce qui ouvre la voie à beaucoup de charlatans qui ont des choses à vendre.
L'autre solution est de ne pas utiliser de cables:
On peut les remplacer par des conducteurs nus, rigides et lourds, éloignés suffisemment, on échappe au problème, cependant je connais peu de gens qui accepteraient d'avoir au plafond des isolateurs en céramique avec des brins de cuivre nu tendus jusqu'à leurs enceintes par exemple.......
C'est un peu comme le condensateur à vide à électrode de cuivre massif.......
Mécanique des fluides appliquée aux "courants électriques":
Chapitre "en construction"........ Ou plutôt en cours de réflexion.
Il pourrait même intégrer de la "magnétohydrodynamique" MHD pour les connaisseurs.......
Probablement le chapitre le plus "hors des sentiers battus"........
Les références pouraient être: Jean Pierre Petit, voir, n'ayons peur de rien: Nicolas TESLA.........