Amplificateurs à tubes
intermodulation, contre-réaction, harmoniques,...
Petits détails

Cette page contient quelques détails techniques qui sont importants si vous construisez vous-même votre ampli.
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Intermodulation, harmoniques, distortion et clipping

Résistances d'arrêt et condensateurs de cathode

Transformateur de sortie

Bande passante et feed-back

Contre-réaction négative

Dans bon nombre de schémas on utilise une contre réaction négative qui va du secondaire du transfo de sortie jusqu'à l'entrée de l'amplificateur. Je ne suis pas grand amateur de ce type de montage. Chaque étage produit un déphasage à cause des condensateurs de couplage et de découplage. Le transfo de sortie produit aussi un déphasage. Les circuits dont la contre-réaction agit sur plus de trois étages ne sont pas très stables et nécessitent des petits condensateurs pour compenser le déphasage.

La contre-réaction ne devrait être utilisée que pour améliorer les caractéristiques d'un bon amplificateur, par pour tenter de cacher les défauts d'un circuit mal conçu. Dans ce dernier cas, la contre-réaction ne va pas améliorer les choses, au contraire: le son sera encore plus mauvais avec la contre-réaction en circuit.

Je préfère utiliser une contre-réaction locale là où la distorsion est la plus prononcée, donc l'étage final. Dans un circuit push pull, il faut alors prévoir un étage après l'étage déphaseur, sur lequel on applique la correction. Le schéma avec les tubes PL504 utilise une telle contre-réaction locale: il s'agit d'une résistance de 330MΩ entre l'anode de l'étage final et la cathode du tube précédent, éventuellemnt découplé par un petit condensateur de 10pF ou plus pour limiter la bande passante. La résistance d'anode du tube de commande reste à 100kΩ.

La contre-réaction négative limite l'amplification des étages concernés. Si le tube final a besoin d'un signal de grande amplitude (PL504) il faut ajouter un étage d'amplification pour arriver au niveau alternatif suffisant.

Les haut-parleurs ont une impédance complexe, ce qui fait que la contre-réaction peut agir différemment selon le déphasage causé par le haut parleur. Les amplificateurs à transistors qui utilisent une forte contre-réaction utilisent un petit circuit RC pour limiter le déphasage causé par le haut parleur (C de 0.47µF et R de 10Ω). Un tel circuit peut également être utilisé avec les amplificateurs à lampes (placer le circuit sur le secondaire du transfo de sortie).

Tension de chauffage

Doit-on redresser et filtrer la tension de chauffage? Ce n'est nécessaire que pour le premier étage (parce que le signal est faible) et pour l'étage déphaseur (qui a une cathode à haute impédance). Quand les amplificateurs à lampes ont été utilisés pour la première fois, personne ne redressait la tension pour les filaments et cela ne fonctionnait pas si mal que cela.

Si on utilise un transfo de 6.3V, on obtient une tension redressée de 5.1V (deux diodes en conduction). Après filtrage cela donne 7V à la sortie du condensateur de filtrage. Pour un courant de chauffage de 0.15A il faut ajouter une résistance de 5.6Ω pour dissiper le demi-volt en trop.

Pour éviter le phénomène de "ringing" il faut ici aussi placer des petits condensateurs (100nF) sur le secondaire, entre la sortie et la masse. Les harmoniques produites par la commutation des diodes se retrouvent à 100Hz, 150Hz, 200Hz,... jusque dans la bande radio. Ces fréquences se propagent jusqu'à la grille des tubes et le signal est à nouveau détecté par la caractéristique de la grille (détection par la grille).

Combien de watts en fin de compte???

Il est difficile de mesurer la puissance effective d'un amplificateur à lampes comme avec les amplificateurs à transistors. Un amplificateur à transistors fournit une puissance donnée, si on le fait travailler à une puissance supérieure, il produit un signal très déformé (cela se remarque directement) ou il pête (cela se remarque aussi). Avec un amplificateur à lampes, les distorsions apparaissent progressivement.

La puissance d'un amplificateur à lampes dépend donc principalement du taux de déformation que l'utilisateur peut accepter, mais aussi de la dissipation que le tube peut encaisser.

Un amplificateur à tubes peut par exemple fournir 15W, mais uniquement pendant 15 secondes. Cela ne pose pas de problèmes en pratique, un amplificateur n'est pas conçu pour amplifier des signaux de test sinusoïdaux. En utilisation normale, l'amplificateur pourra fournir 15W. C'est en fait de là que provient le terme bizarre de "puissance musicale" en comparaison de la "puissance RMS".

La situation dépend du mode de polarisation:

  • Polarisation négative fixe:
    Ce mode de fonctionnement est principalement utilisé pour les étages qui fonctionnent en classe AB, il s'agit pricipalement d'amplificateurs de forte puissance. La puissance dissipée augmente avec l'amplitude du signal avec un risque de dépassement de la puissance maximale qui peut être dissipée dans le tube. Le tube résiste à une surcharge momentanée, mais la puissance maximale ne peut être maintenue que pendant une dixaine de secondes au maximum.

  • Polarisation par résistances cathodiques:
    Le point de fonctionnement des tubes se déplace automatiquement quand il fournit un signal de forte puissance, il passe d'une classe A en classe AB. La dissipation est moindre en classe AB, ce qui fait que la dissipation dans le tube de puissance n'augmente qu'un peu. La puissance maximale peut être maintenue pendant 15 secondes environ.
Ce sont évidemment des paramètres assez flous qui dépendent de la polarisation statique des tubes (courant au repos). Un tube avec un faible courant au repos peut fournir des pics de puissance plus élevés.

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