L'impédance du transfo doit être déterminée selon la tension d'alimentation et le courant aximal que le tube peut fournir avant distorsion.

• Si l'impédance du transfo est trop élevée, la charge des tubes de puissance est trop faible. La distorsion est très faible, mais il y a un clipping qui apparait brusquement quand le sweep (déviation du signal) est limité par la tension d'alimentation. La saturation est plus graduelle qu'avec des transistors, mais s'entend malgré tout très fort. La distorsion est faible, jusqu'à ce que la limite (fixée par la tension d'alimentation) est atteinte.

• Si l'impédance du transfo est trop basse, les lampes de puissances peinent à fournir le courant nécessaire. Il y a une distorsion à toutes les puissances qui augmente avec la puissance demandée.

Quelques calculs

Le transformateur de sortie a une résistance ohmique de par exemple 150Ω. On ne peut pas dessiner une ligne de charge classique comme pour un étage basse puissance, car le tube ECL86 n'est pas en mesure de fournir un courant de plus de 100mA. La ligne de charge est pratiquement verticale mais stoppe à 100mA.

Le réglage du point de fonctionnement optimal est différent d'une triode ou pentode préamplificatrice. Le tube est polarisé pour avoir un courant anodique adapté, sans s'occuper que la tension d'anode se trouve à la moitié de la tension d'alimentation.

Nous avons une tension d'alimentation de 230V (c'est également la tension sur la grille écran), résistance du transfo (un bobinage secondaire) de 150Ω, donc chute de tension pour 100mA de 15V, c'est le trait rouge pratiquement vertical.

On fait fonctionner le tube à 40mA, pour être sous la limite de dissipation maximale. La tension entre cathode et grille est de 218V si on tient compte de la chute de tension à la cathode et dans le transfo. 218V * .04A = 8.72W de dissipation à l'anode.

Comptons sur une impédance du transfo de 2.5kΩ (impédance du bobinage primaire). Pour une variation du courant de 35mA on a une déviation de la tension de 87.5V. La tension sur l'anode va donc de 224V + 87.5V = 311.5V à 224-87.5 = 136.5V.

La tension anodique plus élevée que la tension d'alimentation provient du fonctionnement en push pull de la seconde pentode. Quand elle est en conduction, sa tension anodique diminue, et par un effet de balançoire la tension anodique augmente sur l'autre pentode. On remarque que quand le tube est plus en conduction (partie gauche de la ligne de charge), sa dissipation dépasse la limite autorisée. Pour éviter cela on va réduire le courant au repos à 35mA (le fonctionnement est toujours en classe A).

Selon le graphique la polarisation de la grille est de -6V. On utilise ici une polarisation par résistance cathodique individuelle de 150Ω qui produit une chute de tension de 6V, c'est la méthode recommandée pour les amplificateurs single ended. On peut également utiliser une polarisation par tension négative fixe, qui permet d'obtenir la puissance la plus élevée du tube et est la méthode recommandée pour les amplis push pull. Prévoir une tension ajustable qui va jusqu'à -12V.

Une impédance plus adaptée pour ce tube est de 5kΩ par bobinage (permettant une déviation de 150V). Mais il faut également tenir compte que le tube est conçu pour un courant anodique au repos de 39mA maximum, c'est donc un tube qui est assez limité si on songe à l'utiliser dans un amplificateur hifi. La puissance maximale qui peut être obtenue (dans les meilleures conditions possibles) est de 10W par canal. En pratique cela sera un peu moins.

Pour une paire de PCL86 ou PCL805 on peut utiliser un transfo destiné au tubes EL84. Si on utilise un transfo d'alimentation pour des tests, il faut utiliser un transfo 2×110V vers 6V, 10 à 20VA.

Cette configuration avec un transfo d'alimentation toroïde en sortie a été testée avec une paire de PCL805 et fonctionne parfaitement. Il n'est pas garanti que tous les transfos d'alimentation puissent être utilisés. Les transfos d'alimentation classiques (transfos carrés) ont souvent une impédance différente pour les deux bobinages primaires.

Charge inductive

Quand la conduction du tube augmente, la tension aux bornes du tube diminue directement. La tension appliquée au haut parleur augmente, mais le courant n'augmente pas en proportion. Le retard est indiqué par les flèches rouges. Il dépend des caractéristiques du transformateur de sortie et des caractéristiques de l'enceinte, mais surtout de la fréquence.

La ligne de charge est devenue une ellipse (qui tourne à droite pour une charge inductive). A puissance élevée le courant dans le tube peut devenir nul: l'amplificateur ne controle plus le haut parleur. Heureusement que l'ellipse est plus plate aux fréquences basses là où la puissance maximale est nécessaire.

Courbe 6L6 en triode et tétrode

On voit deux séries de courbes, une avec le tube branché en mode tétrode, et une avec le tube branché comme triode.

Le point Q (quiescent current) est le point de fonctionnement au repos d'un amplificateur single ended. La déviation va du point A au point B, donc avec la tension sur la grille qui va de 0V (courant anodique de 175mA) à -25V (courant de 23mA) pour un fonctionnement en tétrode. On voit que les courbes sont pratiquement horizontales, ce qui indique que l'influence de la tension anodique sur le courant est faible.

Ce qu'on remarque, c'est que le tronçon bleu est plus long que le tronçon violet: l'amplification n'est donc pas très linéaire, avec un gain plus élevé pour les tensions de grilles moins négatives. Ce tube a de meilleures caractéristiques quand il est utilisé dans un montage push pull, où les distorsions s'éliminent. On voit également qu'il faut une différence de tension de 25V pour une différence de courant de 152mA et une différence de tension anodique de 385V (pour permettre de comparer, on pourrait dire que le gain est de 1925).

La seconde série de courbes est celle du tube en branchement triode, où le courant augmente nettement avec la tension anodique. Il y a toujours une différence enbtre les deux tronçons bleus et violets, mais l'amplification du tube est nettement moindre. Il faut une tension de 70V pour obtenir une variation du courant de 120mA et une différence de tension de 315V. On a ici un gain de 540, ce qui correspond fort bien à la réalité.

Le tube n'est pas destiné à un fonctionnement en mode ultra-linéaire, où au lieu d'avoir les avantages des deux systèmes sans les inconvénients, le montage UL combine les inconvénients sans les avantages. Pratiquement toutes les tétrodes ont un moins bon fonctionnement en mode ultra linéaire.

En pratique

Je recommande de choisir les tubes que vous voulez, un transformateur d'alimentation, un transformateur de sortie et d'adapter le courant de repos pour avoir la distorsion la plus faible (à mesurer avec la contre réaction débranchée). En modifiant le courant de repos, on modifie aussi l'impédance de sortie des tubes de puissance.

Voici un tableau avec les impédances recommandées (impédances primaires) pour quelques combinaisons que j'ai testé (c'est pour cela que vous trouvez des tubes peu connus comme le EL508 mais pas de EL34). L'impédance dépend du courant maximum que le tube peut fournir sans distorsions.

Le montage ultra linéaire qui est possible avec certains transformateurs n'est pas recommandé avec ces tubes (uniquement avec le ECL86/PCL86). Pour avoir des basses bien définies (facteur d'amortissement suffisant), il faut choisir un transfo d'une puissance un peu plus élevée que la puissance que les tubes peuvent fournir.

Les transformateurs de Piemme sont décrits sur cette page. Vous remarquez que des tubes sont indiqués pour des transformateurs qui à première vue ne sont pas adaptés, mais je peux comprendre pourquoi ils sont ajoutés à la liste: en modifiant les paramètres de fonctionnement des tubes on peut les faire fonctionner avec le transformateur correspondant.

Il y a les mêmes tubes pour chaque transformateur: 6L6, 6V6, KT66, KT88, EL34. Alors que le KT88 est conçu pour une puissance de 40W et plus, le 6V6 est un peu faible pour un transfo de 25W. J'utilise le premier transfo de la liste (PP-EI68004) avec une paire de EL504 pour une puissance de 20W (les tubes travaillent à faible puissance et ont une très faible distorsion). Ce transfo est optimal pour une paire de 6L6 et KT66.

Le transformateur avec prise ultra linéaire (branchement à 35%) et impédance de 3.4k (PP-EI68058) est interessant pour une paire de 6L6 ou KT66 tandis que le PP-EI68059 avec une impédance plus élevée est plutot destiné au EL34.

Il n'est pas nécessaire d'utiliser les prises ultra linéaire d'un transfo UL si les lampes ne sont pas adaptées. C'est surtout le EL34 (et ECL86/PCL86) qui bénéficie d'un branchement ultra linéaire. Les ECL805, EL508, EL504 ne fonctionnement pas mieux avec un tel brannchement, au contraire.