Amplificateurs à tubes
Controle de tonalité
Baxandall
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Les amplificateurs à lampes étaient souvent équipés d'un réglage de la tonalité, cette habitude a été reprise avec les amplis à transistors. Même les chaines hifi bon marché avaient un controle de tonalité. Le controle le plus connu est celui de Baxandall.
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Le controle de tonalité servait à l'origine à masquer les imperfections de la source: disque usé produisant beaucoup de craquements, émission AM avec des parasites,... Avec l'avènement des sources numériques, la nécessité du controle de tonalité est moins évidente et les chaines hifi haut de gamme ont une fonction "tone defeat" pour cours-circuiter le controle de tonalité.

Chaque fabricant avait son filtre propre, pour le matériel bon marché, les constructeurs recherchaient surtout un schéma qui ne nécessite que peu de composants. Les postes de radio n'avaient souvent qu'un seul réglage des aiguës, qui pouvait être réalisé avec seulement un potentiomètre et un petit condensateur (ou un interrupteur, une résistance fixe et un condensateur).

Les appareils haut de gamme avaient principalement un réglage de type Baxandall qui permet une augmentation et réduction symmétriques des basses et des aiguës. Avec les réglages à mi-course, l'effet sur le signal sonore est nul (ce qui n'est pas nécessairement le cas avec les réglages plus simples).

Circuit passif et circuit actif

Il existe deux versions du circuit: un circuit passif et un circuit actif. Comme le circuit passif ne peut pas augmenter l'amplitude, il doit réduire l'amplitude de tout le signal, et réduire moins les fréquences qu'on veut accentuer. Le filtre doit être suivi d'un étage amplificateur pour compenser les pertes de signal, qui sont d'environ 20dB.

Le circuit actif utilise le même filtre, mais il est placé ici dans une boucle de contre réaction. Un filtre bien conçu produit une amplification de 1× avec les réglages à mi-course, ce qui facilite la réalisation d'un tone defeat.

Le controle de tonalité est généralement placé après le réglage de volume. Dans ce cas il y a entre le réglage du volume et de tonalité un étage d'amplification, qui sert également à réduire l'impédance. Pour éviter de capter des parasites, le filtre de tonalité est réalisé à basse impédance.

Réglage de tonalité et boucle de contre réaction

Dans un amplificateur complet, il est important que le filtre ne se trouve pas dans la boucle de contre réaction. La boucle de contre réaction va en effet tenter d'éliminer l'effet du controle de tonalité, ce qui n'est absolument pas le but recherché. Le controle de tonalité est placé avant l'endroit où est injecté la contre réaction.

Par contre, certains appareils utilisent le filtre de Baxandall dans la boucle de contre réaction même. On va ainsi avoir une contre réaction plus ou moins poussée des basses ou des aiguës, et donc une atténuation plus ou moins poussée de certaines fréquences. Cette méthode nécessite une conception particulièrement soignée du circuit pour éviter que l'ensemble ne devienne instable à certaines fréquences et positions de réglage. Quand on connait les complications qui apparaissent quand on ajoute une contre réaction à un ampli, on se rend bien compte qu'ajouter une contre réaction variable multiplie les difficultés.

Loudness (intermezzo)

Le loudness ou correction physiologique est basé sur le fait que nous sommes moins sensibles aux aiguës et aux basses à faible volume. Selon la position du potentiomètre de volume, on va augmenter les aiguës et les basses.

Ce réglage ne tient pas compte de l'amplitude effective du volume sonore, mais c'est une correction qui peut être utile pour une écoute agréable. L'avantage c'est d'avoir des basses bien présentes à bas volume, sans dépassement de capacité à volume élevé.

Le réglage de loudness utilise, dans sa version d'origine, un potentiomètre avec une prise supplémentaire à environ 1/3 de la course. Le réglage à gauche provient d'une télé Philips (ce qui se faisait de mieux à cette époque). On voit également un réglage de tonalité simple (accentuation des aiguës) et une augmentation des basses (quand l'interrupteur est en position ouvert).

Ce réglage combiné loudness et tonalité a comme avantage qu'il agit plus ou moins selon la position du potentiomètre du volume, ce que tous les filtres modernes ne font pas.

Ce qu'on ne voit pas sur le schéma, c'est que la ligne négative (connecteur B4) n'est pas une masse, mais le signal de contre réaction. La contre réaction agit donc plus pour les faibles positions du volume, pour diminuer graduellement avec l'augmentation du volume. Je vous disais que Philips était au top à cette époque. Le schéma complet avec quelques explications se trouve sur la page des télévisions monochromes européennes, c'est le type Philips X24T725/00.

On peut actuellement réaliser un filtre loudness avec un potentiomètre ordinaire comme le montre le second schéma. Ce second circuit peut être ajouté à tous les montages existants, mais il faut tenir compte de la valeur du potentiomètre de volume et adapter tous les composants en conséquence. Avec un potentiomètre de 100kΩ, il faut réduire les condensateurs à 18pF et 150nF et augmenter la valeur des résistances à 100kΩ et 1.2kΩ.

Notez que les puristes vont vous égorger sur place si vous leur montrez votre amplificateur avec correcteur physiologique.

Filtre Baxandall

En pratique le seul réglage de tonalité qui ait survécu est le filtre Baxandall, aussi bien en version passive, mais surtout en version active. En version passive on obtient un réglage de ±6dB tandis qu'en version active (brachée dans une contre réaction locale) on obtient jusqu'à ±12dB (réglage de tonalité avec a-op). En pratique on n'obtient que ±10dB dans un montage à lampes, à cause du gain moins élevé d'une triode.

Le schéma pratique est repris à droite: il se compose d'une triode (une demie ECC83) montée en cathode suiveuse pour réduire l'impédance du signal. On a ensuite le filtre, avec un réglage séparé des aiguës et des basses, mais le "moins" n'est pas mis à la masse, mais repris dans la contre réaction de la seconde triode. Cela permet à la fois d'augmenter l'effet du filtre et de réduire les distortions. La seconde triode est de toute façon nécessaire pour compenser la réduction du signal.

Placer où?

Ce montage doit être placé dans son ensemble après le réglage du volume, mais avant les étages d'amplification à proprement parler. Dans certains circuits on place le réglage de tonalité avant le réglage du volume, ce qui a comme avantage de réduire le bruit de fond (le réglage se fait sur un signal d'amplitude plus élevée), mais peut produire des distortions plus importantes, justement parce que le signal a une amplitude plus élevée.

Une possibilité interessante, c'est de placer d'abord le réglage du volume, puis un étage qui produit une légère amplification, puis le controle de tonalité et finalement l'ampli. Pour éviter un nombre trop important de tubes, on peut réaliser ce petit ampli avec des transistors. Ce circuit à transistors spécifique ayant une impédance relativement élevée, il faut le faire suivre d'un étage à cathode suiveuse. Mais on peut tout aussi bien réaliser toute cette partie avec des transistors: on a donc sucessivement le réglage du volume, un petit ampli à transistors qui augmente un peu l'amplitude et réduit l'impédance, puis le réglage Baxandall (à transistors ou a-op) et finalement l'ampli à proprement parler, qui forme un tout séparé.

L'image ci-dessous montre l'effet d'un réglage de tonalité. Il s'agit de courbes calculées avec un programme de simulation, pas de courbes effectives (en pratique le gain est moindre à cause du gain plus limité de la triode).

Certains filtres ont une fréquence médiane plus basse, centrée sur par exemple 400Hz au lieu de 1kHz ou ont une zone médiane (plateau) plus importante. Dans le premier cas, C3 = 10nF et C4/C5 = 680pF, dans le second cas on ne modifie que C3.

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