Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
PL83

Le tube PL83 était à l'origine destiné à l'amplification vidéo. Il n'a pas été utilisé très longtemps car il a vite été remplacé par des tubes combinés PCL84 (triode-pentode, permettant la restauration du niveau du noir) et PFL200 quand sont apparus les téléviseurs multinormes (norme vidéo positive et négative).
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Le tube PL83 étant destiné à l'amplification vidéo, il est linéaire sur une large plage. Le signal vidéo doit être amplifié d'environ 3V (signal vidéo détecté par la diode) à 50V (signal envoyé au tube image).

C'est un tube qui est peu connu et la demande est donc faible. On trouve donc encore de nombreux tubes NOS.

Les graphiques montrent que le le tube est particulièrement linéaire avec une tension de grille écran de 170V (linéaire avec une tension de grille de 0V à -4V) à 200V (linéaire avec une tension de grille écran de -2 à -5V). Ces faibles tensions de grille de commande indiquent que le tube a une forte amplification et est donc très sensible.

Les photos à gauche indique qu'il s'agit d'une vraie pentode. On voit le pas de la grille de commande (placée très près de la cathode), le pas de la grille écran (placée dans le prolongement du pas de la grille de controle, mais avec un pas plus lâche (un pas de g2 par deux pas de g1)) et aussi le pas de la grille suppresseuse (floue à l'image) avec un pas encore plus lâche de 4:1.

Les pentodes sont généralement plus linéaires que les tétrode à flux dirigé, mais les pertes sont plus importantes: le courant de la grille écran est plus important. Ici, les pertes sont limitées (10% maximum de courant de grille écran) car le pas des grilles sont alignées (très peu de pentodes ont le pas des grilles alignées).

Comparaison avec un EL84

Le tube de référence pour l'audio est naturellement le EL84 qui peut être mis à toutes les sauces: amplificateur single ended dans les radios à lampes, push pull dans les guitares électriques et les amplificateurs hifi. Mais en fin de compte ce n'est pas le tube le plus linéaire qui soit.

Après des tests d'écoute, je peux dire que ce tube sonne mieux que le tube EL84. La puissance est par contre un peu moindre, je n'arrive pas à plus de 10W, même avec un montage optimalisé. Je me suis basé sur le schéma proposé par Igor Popovich que j'ai adapté.

La tension de chauffage est de 15V (les transfos de 15V sont faciles à trouver, ou on peut utiliser un transfo de 12V dont on redresse et filtre (un peu) la tension. Si on redresse avec un électrochimique de valeur normale on obtient 16.5V, ce qui est tout de même un peu trop. Il faut un condensateur d'environ 220µF/63V pour faire du 15V continu à partir du 12V alternatif. Si la tension est trop basse, augmentez la capacité, si elle est trop élevée, réduisez un peu la capacité.

Le PL83 a un gain plus élevé que le EL84, c'est une raison pour laquelle un montage UL peut être interessant (il réduit l'amplification par la contre réaction interne).

Description du circuit de Popovich

Nous avons d'abord un étage amplificateur avec une triode ECC81. C'est un choix judicieux, cette triode donne souvent un meilleur rendu que le tube ECC83 plus connu. Il y a un filtre passe bas (R = 10k, C = 30p) qui élimine les fréquences ultrasoniques.

La seconde triode du tube ECC81 est montée en cathodyne, un montage bien adapté aux amplificateurs de basse puissance. Le couplage entre les deux étages est direct, ce qui explique la présence d'une résistance anodique de valeur très élevée.

Nous avons ensuite l'étage de puissance en montage ultra linéaire avec polarisation par résistances cathodiques. On utilise ici des résistances individuelles, car les tubes ne sont pas nécessairement pairés. Je ne suis pas grand fan de la polaristation par résistances cathodiques, mais c'est une solution de facilité pour rapidement tester un montage sans griller les tubes de puissance parce qu'on a oublié la tension de polarisation négative.

Ce qui me dérange plus (et j'ai fait des essais avec mon amplificateur de test pour confirmer mes soupçons), c'est la tension de la grille écran qui est trop élevée. L'amplificateur fonctionne le mieux avec une tension de grille écran de 170V (polarisation de la grille de controle d'environ -2V à -2.5V). La puissance la plus élevée est obtenue avec une tension de grille écran de 200V (polarisation -3.5 à -4V). Le test a été effectué avec un transfo de'impédance de 4 + 4kΩ, je n'ai pas de transformateurs avec prises ultra linéaires.

Mes modifications de l'étage de puissance sont indiquées à droite. Elles sont déterminées entre autre par le fait que je ne dispose pas de transformateur UL. Je me dis toujours que je devrais acheter un transfo UL, mais alors quel pourcentage choisir? 20%? 43%? Et quelle impédance? Devant tous ces choix qui me sont proposés, j'hésite et puis j'abandonne...

Le courant anodique au repos a été réduit à 30mA pour rester en dessous des limites de dissipation du tube (la protection de la résistance cathodique ne joue plus ici). La polarisation des grilles de commande est alors de -3V environ. C'est alors que le tube fonctionne au mieux de ses caractéristiques, avec un son très agréable.

On peut passer en classe AB avec un courant anodique de 10mA environ (ce qui réduit la charge thermique des tubes), la tension de la grille de controle est alors de -6V. Le gain de l'étage de puissance est un peu réduit, mais de toute façon le gain des PL83 est très élevé.

Les deux résistances de grille écran sont de 1kΩ 1/2W. Idéalement la tension des grilles écran devrait être stabilisée, car une modification de cette tension déplace fortement le point de fonctionnement.



Une autre petite modification est la mise à la masse de la grille suppresseuse au lieu de la brancher à la cathode. Certains tubes ont le contact de la grille suppresseuse qui va à une des pattes du tube (comme le PL519), autant en profiter. L'effet n'est pas mesurable ici, mais bien si on garde le montage avec polarisation par résistance cathodique. La tension plus négative améliore les caractéristiques du tube et il faut en profiter.

Le tube PL83 est un peu plus petit que le EL84 plus connu et a une dissipation anodique moindre de 9W au lieu de 12W. La dissipation correspond à celle d'une pentode PCL86/ECL86 qui était utilisée dans de nombreuses applications audio.

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