| Modifications apportées au circuit d'attaque d'un amplificateur à lampes d'une puissance de 50W. La configuration d'origine était un comparateur long tail (déphaseur de Schmidt). On explique le circuit d'origine et les modifications apportées. |
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Amplificateur 2 × 50WJe construis mes amplificateurs à partir des transfos d'alimentation dont je dispose. A l'époque où l'ampli a été réalisé, j'avais un gros transfo d'alimentation de 200VA donnant une tension d'alimentation redressée de 370V. J'avais également deux transformateurs audio d'une puissance de 50W, donc pourquoi pas fabriquer un amplificateur très puissant? 50W × 2 produit par un ampli à lampes est une puissance très élevée, maintenant je me limite généralement à une puissance de 15 à 20W par canal qui est amplement suffisante.Les lampes de puissance sont des PL504 qui peuvent fournir une telle puissance. L'anode a tendance à devenir rouge quand l'ampli doit fournir une telle puissance, mais le but d'un ampli n'est pas de produire des signaux sinusoidaux à puissance maximale pendant une heure. En fonctionnement normal, la puissance audio ne dépasse que rarement les 10W. Le transfo produit une tension alternative de 260V et a une prise médiane, ce qui permet d'avoir directement une tension anodique de 370V et une tension de grille écran de 185V. Avec une telle tension, une lampe PL504 produit aisément un courant de 200mA en pointe, même quand la tension anodique chute à 50V. Le transfo permet également de fournir les tensions supplémentaires de -60V et -185V avec différents types de redresseurs. Cette page est consacrée aux montages d'attaque, nous n'allons pas expliquer comment ces différentes tensions sont produites (voir les pages sur l'alimentation). Un second transfo fournit du 24V (plus précisément 26V) qui est utilisé pour les tensions de chauffage (directement pour les tubes de puissance qui nécessitent une tension de 27V et en série pour les ECC83 et ECC82). Vous pouvez également utiliser des EL5000 ou EL504 en branchant tous les filaments en série.
Montage WilliamsonMais cette tension de grille écran élevée fait que les lampes doivent fonctionner avec une tension de polarisation de la grille de controle très négative, environ -60V pour un courant de repos de 10mA. Une tension de polarisation si négative indique que la lampe va avoir besoin d'un signal d'attaque très fort (40Vrms) pour arriver à la puissance nominale.Un montage simple de type préampli + déphaseur cathodyne avec ECC83 ne suffit pas, il faut un étage d'attaque intermédiaire équipé de ECC82. J'ai opté ici pour un déphaseur de Schmidt (déphaseur long tail). L'amplificateur complet est donc un Williamson. La première version avait un déphaseur de Schmidt tout à fait classique. Le préamplificateur était équipé d'une double triode ECC83 (à cette époque je n'utilisais pas encore d'amplificateur transistorisé haute tension qui a de meilleures caractéristiques). Le préampli et le cathodyne ne sont pas repris sur le schéma, le driver doit être précédé d'un préampli et cathodyne pour fonctionner. Le comparateur de Schmidt a une queue à -185V (résistance cathodique commune). La diode sert à éviter que la tension sur la cathode ne devienne trop négative quand le filament n'est pas encore chaud (pour éviter la destruction de la couche isolante entre le filament et la cathode). En fonctionnement normal la tension sur la cathode est d'environ +8V. Le courant anodique dans chaque triode est d'environ 4mA, ce qui produit une dissipation anodique de 0.8W dans chaque triode.
Les condensateurs de couplage vers l'étage de puissance ont une valeur telle que la fréquence la plus basse est reproduite (20Hz est à -1dB) mais qu'il n'y ait pas d'effet néfaste (réduction de la marge de blocage et "condensator blocking"). Il y a des condensateurs placés tout près de l'étage de puissance: ce sont des condensateurs non polarisés qui évitent que le signal ne se propage aux autres étages (cela devient nécessaire quand l'ampli a une puissance élevée). 10µF au transformateur de puissance, 2.2µF aux grilles écran (avant la résistance, c'est important!). Il y a également une diode et un condensateur de 50µF pour découpler l'alimentation de l'étage d'attaque. Ce circuit a été réalisé il y a déjà des années et à cette époque je me contentais d'utiliser les lampes que j'avais récupérées d'anciennes télévisions. Les télévisions n'utilisaient plus tellement de doubles triodes et les lampes dont je disposait n'étaient plus très bonnes. Il était difficile d'avoir une tension identique sur les deux triodes, malgré le montage complètement symmétrique (différence de tension d'environ 50V entre les deux anodes). Je crois que une des triodes avait la grille légèrement contaminée ce qui faisait un peu monter sa tension de grille et donc augmenter son courant.
Première modificationLa première modification a été d'utiliser deux résistances cathodiques au lieu d'une, et de relier les deux cathodes par un condensateur non polarisé de 10µF. La différence de tension anodique était maintenant très faible (environ 5V) et le couplage dynamique des cathodes était garanti par le condensateur. Le couplage des cathodes est nécessaire pour avoir une correspondance parfaite des deux tensions déphasées.Cette première modification ressemble au dernier schéma à droite, avec deux résistances cathodiques et les deux diodes mais sans la contre-réaction locale. Les deux cathodes des triodes sont reliées par un condensateur non-polarisé de 10µF.
Seconde modification: contre-réaction localeMais le circuit pouvait encore être amélioré. Le gain total de l'ampli avec trois étages d'amplification était trop élevé (préampli, déphaseur de Schmidt et étage de puissance) et nécessitait une contre réaction trop importante. L'amplificateur était à la limite de l'oscillation et le son n'était pas parfait, ce qui est un comble pour un ampli à lampes. Alimenté avec un signal carré, le signal en sortie était fortement déformé.La contre réaction englobe tout le circuit, du préamplificateur au transfo de sortie et différents petits déphasages rendent l'ampli instable quand un taux de contre-réaction important est nécessaire. Les amplificateurs en topologie Williamson sont connus pour être difficiles à stabiliser et il faut des composants de valeur exacte pour avoir un fonctionnement correct. Les amplificateurs Williamson ne sont pas connus pour leur finesse sonore. Les tout (*) premiers amplificateurs étaient stables car le gain des triodes de l'époque était assez faible.
La contre-réction agit de l'anode de la tétrode de puissance à la cathode de la lampe d'attaque: c'est la meilleure configuration. Il faut un facteur d'amplification de 100× dans cette partie de l'ampli (à puissance maximale il y a une tension de 500Vrms sur les anodes des tétrodes de puissance). Ne vous trompez pas: la contre-réaction C (signal de la tétrode) correspond au signal B de la triode)&npsp;! On peut jouer sur le taux de contre-réaction locale: cela modifie automatiquement le taux de contre-réaction globale. Comme la contre-réaction globale ne doit plus corriger que le préampli, le déphaseur et le transfo, un taux de contre-réaction de 10dB est amplement suffisant. Testez avec un signal en carré pour controler la réponse. On peut réduire les oscillations parasites par de petits condensateurs en parallèle sur la résistance de feedback de 4.7MΩ (valeur très faible inférieure à 100pF).
Ce circuit utilise un léger couplage des cathodes et une contre réaction locale. Plus la valeur de la résistance de 27kΩ est faible plus la symmétrie est élevée et moins l'effet de contre réaction joue. L'amplification augmente également et l'amplificateur peut être moins stable. Si la résistance a 0Ω on a une montage long tail normal et il faut enlever la contre-réaction locale (c'est la "première modification" indiquée plus haut). Dans ce type d'amplificateur la contre-réaction locale est plus importante qu'une symmétrie parfaite des deux signaux d'attaque: ne réduisez pas trop la valeur de la résistance de couplage! Les signaux complexes (signaux carrés) ont une meilleure forme avec une résistance de couplage de valeur élevée. 27kΩ est un minimum. Le déphaseur cathodyne est le déphaseur qui donne le meilleur résultat, il suffit simplement que les deux résistances soient parfaitement identiques (à 1% près) tant que le signal à fournir n'est pas trop important (ce qui est le cas ici). * "tout" étant un adverbe, il ne s'accorde pas. Ce ne sont pas tous les amplificateurs, mais uniquement les tout premiers. Source. |
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