Amplificateurs à tubes
Exemples de montages circlotron
Circlotron

Le montage circlotron est une sorte de montage à anode commune (cathode suiveuse). On utilise souvent des tubes de déflection ligne qui permettent de fournir un courant plus important sous une tension relativement basse. On retrouve également le nom d'amplificateur PPP (pour Parallel Push Pull).

Sur cette première page nous traitons des circuits historiques.

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Déphasage par montage Mullard

Description du montage
circlotron

Amplificateur Carad AS16

Carad (Carpentier Radio) était une marque belge bien connue après la seconde guerre mondiale. Elle fabriquait des postes de radio, des amplificateurs, des enregistreurs, des téléviseurs,... Pour ses téléviseurs elle n'utilisait pas les circuits tout fait proposés par Philips et pour ses amplis, elle n'utilisait pas les schémas proposés par Mullard.

L'usine étant située près de la frontière française, Carad était bien placé pour fabriquer des téléviseurs multinormes (625/819 lignes). La première télévision que mes parents ont eu, c'était une télévision Carad qu'ils louaient.

L'amplificateur se compose de deux modules (comme c'est moderne!), le préamplificateur recevant la tension d'alimentation (et la contre-réaction) via un cable spécial. Il y a un second cable qui envoie le signal du préamplificateur à l'étage circlotron.

Remarquez la manière standardisée (dans un circuit circlotron) pour obtenir la haute tension référencée à la masse à partir des deux hautes tensions flottantes (résistances de 50kΩ). Cela fonctionne très bien, car quand une tension augmente, l'autre diminue.

L'impédance que voient les triodes est très élevée, car "l'autre coté" de la résistance de 220kΩ a son potentiel qui varie comme l'anode. Le plus de la résistance de 220kΩ n'est pas à un potentiel fixe.

L'alimentation est limitée à sa plus simple expression, un petit redresseur simple alternance E250C130 (250V, 130mA, charge capacitive autorisée) et un petit condendateur de 50µF par branche. Mon dieu cela doit produire un ronflement prononcé!

Le circuit fonctionne en classe A, courant de repos de 66mA, dissipation de 18.8W par tube de puissance. Le fait que l'ampli travaille en classe A doit accentuer le ronflement, puisque l'ampli consomme la même puissance au repos et à puissance nominale (les résistances de polarisation cathodique ne permettent pas un fonctionnement en classe AB).

Et voila-t-il pas que je retrouve une ébauche de ce schéma dans un magazine d'électronique des années 1950. Je ne sais pas qui a copié qui, mais on utilise les même valeurs pour les résistances et les condensateurs. Seul l'étage d'entrée est différent.

Ce circuit montre qu'un amplificateur circlotron ne doit pas nécessairement être plus complexe qu'un amplificateur push pull classique (au contraire, il me semble si je compte le nombre de composants). Un tel schéma vous permet de comprendre plus aisément le fonctionnement d'un circlotron.


Déphaseur de type "Mullard" ou long tail à pentode EF86

Amplificateur Philips AG9007 sans transfo de sortie et tubes EL36

Un exemple concret d'amplificateur de Philips. Déjà à l'époque, les schémas Philips avaient la particularité d'être particulièrement lisibles et aisés à comprendre. L'ampli utilise 4 tubes de puissance EL36 (non, pas EL34). Le EL36 est un tube de balayage ligne précédant la série PL500 (mais également avec l'anode sur le toit).

Ici on n'utilise même pas de transfo de sortie, mais le signal est directement envoyé à des haut parleurs haute impédance. Dans les années 1950, l'impédance des hauts parleurs n'était pas fixée, et on trouvait tout aussi bien des haut-parleurs basse impédance que haute impédance.

Les connections f et g fournissent la tension de polarisation des tubes de puissance (elle est d'environ -20V avec f négatif).

c et i sont les tensions d'alimentation positives (300V) tandis que j et e sont les tensions de grille-écran (+150V). Les tubes de balayage fonctionnent avec une tension g2 relativement basse.

d et h est le négatif des deux alimentations haute tension.

Il y a toujours un condensateur de bootstrap (C7 et C8 de 8µF), mais la tension d'alimentation des tubes de commande est prélevée différemment.

Le premier étage a une alimentation produite par la moyenne des deux hautes tensions (R14 et R15 de 18kΩ). Les deux hautes tensions ne sont pas stables, mais quand l'une augmente, l'autre diminue, ce qui fait que la tension moyenne est relativement constante.

Comme étage déphaseur on utilise un étage long tail aussi appellé Mullard. L'utilisation de pentodes dont la résistance interne est très élevée est possible, car l'impédance de l'étage de puissance est également très élevée. Les deux pentodes permettent un signal symmétrique grâce à leur forte amplification. La linéarité est augmentée par une résistance de grille-écran commune aux deux pentodes.

Notez qu'il y a une contre-réaction globale à la fois sur la cathode du tube préamplificateur (système normal), mais également sur la grille. C'est assez normal dans ce genre d'amplificateur sans transfo de sortie, où nous avons deux parties qui fonctionnent totalement indépendamment l'une de l'autre. Il n'est pas possible de prendre uniquement le signal sur la partie positive et espérer que cela corrige également l'amplitude négative du signal. Cette double contre-réaction permet d'améliorer le facteur d'amortissement. Les circlotrons avec transfo de sortie et commun à la masse peuvent se permettre de n'utiliser qu'un signal de contre-réaction, puisque le transfo de sortie couple les deux étages si le commun est mis à la masse.

La distortion de cet ampli est de 0.05% et l'intermodulation est inférieure à 0.5% (0.2% jusqu'à 5kHz, <0.5% jusqu'à 20kHz), des valeurs qui sont extrèmement bonnes (et qui ne sont que difficilement réalisables avec un amplificateur à lampes classique). La courbe de réponse est plate à 0.5dB de 25Hz à 20kHz.

La contre réaction très importante fait qu'il faut un signal à l'entrée de 4.9V pour une puissance de 60W sous 400Ω et de 5.7V pour 40W sous 800Ω. L'amplificateur doit être utilisé avec un préamplificateur.

L'amplificateur était théoriquement destiné à un usage ménager (avec une puissance de 60W??? Les jeunes n'étaient pas sourds à cette époque et un ampli de 15W suffisait amplement). Son utilisation principale était dans la pratique les studios (enregistrement, studio de radio,...).


Déphaseur de type "Mullard" ou long tail

Amplificateur PPP avec transfo 100V et tubes PL504

Ce schéma est particulier: il utilise un transfo de ligne 100V comme transformateur de sortie (à la place d'un transfo spécialement conçu pour les amplificateurs à lampes). Les amplificateurs à ligne de distribution de 100V sont décrits ici.

Un amplificateur qui utilise dès la conception les tubes PL504 est le Voima R200W. Ce circuit est remarquable pour plusieurs raisons: il utilise des tubes de puissance PL504 dans une configuration assez particulière (circlotron) et utilise un controle de la polarisation.

Le transformateur de sortie est branché sur la cathode (l'impédance de la pentode est d'alors environ 200Ω). On utilise ici un transformateur spécifique pour lignes à 50, 70 et 100V, la cathode étant branchée à chaque extrémité du transformateur (connection 100V). La raison pour laquelle cette combinaison peu usuelle (transformateur 100V et PL504) est utilisée, c'est que l'impédance du tube en montage anode commune correspond à celle du transfo sur sa connection 100V.

Ces transformateurs se trouvent facilement dans les amplificateurs de public address (sonorisation de stades,...). De ce coté là, vous n'aurez pas trop de problèmes à vous procurer un transformateur de sortie, les amplificateurs à sortie pour ligne de 100V sont très courants dans ce segment. Attention ces transformateurs ne peuvent pas être utilisés dans le circuit d'anode (montage plus classique), leur impédance étant bien trop basse.

Contrairement à un montage push pull classique où le signal d'un tube ne passe que par la moitié d'un bobinage primaire, ici le signal d'un tube passe par les deux bobinages primaires. La mise à la masse du commun du transformateur ne sert qu'à empècher que tout le montage ne soit flottant. L'alimentation du préamplificateur et déphaseur est prélevée via un self double, mais dans les schémas récents on prévoit une alimentation supplémentaire indépendante (donc encore un transfo haute tension supplémentaire!). Cette alimentation est référencée par rapport à la masse.

Une seconde particularité du circuit est la présence d'un circuit de controle de la polarisation. Cet amplificateur est utilisé pour fournir une puissance de 200W (sic), or la dissipation maximale dans le tube est limitée à 16W (22W pendant une dixaine de secondes). Quand l'amplitude du signal augmente, la polarisation négative devient plus importante, faisant travailler le tube en classe B pendant les pics de signal.

Si vous disposez d'un transfo de ligne 100V, c'est un type de montage qui peut être envisagé. Le transfo de ligne 100V a une impédance trop basse pour être placé dans le circuit d'anode (amplificateur push pull classique).

Le montage PPP nécessite donc deux alimentations haute tension indépendantes par canal. En pratique pour un amplificateur stéréo il faut donc un transformateur avec 4 bobinages secondaires identiques, mais on peut également utiliser 4 transformateurs indépendants de puissance moindre. Attention, le signal audio haute amplitude est présent sur l'alimentation. C'est pour cela que les transfo's d'alimentation ne peuvent pas être placés ur un chassis séparé, mais doivent être montés près de l'étage même (pour réduire les risques d'oscillations parasites).

Si vous voulez obtenir une puissance de 200W, vous avez intérêt à utiliser des pentodes PL509 ou PL519 qui ont une dissipation d'anode de 45W et peuvent fournir momentanément un courant de 1A. La tension de chauffage d'un PL519 est de 40V (au lieu de 27V). La puissance de 200W est un peu (ou beaucoup) trop optimiste pour une paire de PL504, mais vous pouvez éventuellement en utiliser deux en parallèle (donc 4 par canal).

Les tubes PL509/PL519 ont des caractéristiques moins linéaires que les tubes PL504 qui pouvaient être utilisés avec une contre-réaction minimale.

Les transformateurs pour ligne de distribution ont généralement un bobinage 4/8Ω qui peut être utilisé pour brancher des enceintes normales.


Déphaseur concertina suivi d'un mullard
= montage williamson

Amplificateur Electro-Voice avec tubes EL84

Electro-Voice est un des fabricants qui a lancé le Circlotron aux Etats Unis. On se rend compte que le circuit peut être relativement simple.

Une des caractéristiques des amplificateurs Electro-Voice est le réglage de l'amortissement du haut parleur. Un amortissement trop fort produit des basses trop maigres, un amortissement trop faible produit des basses qui ne sont pas amorties et ne sessent de résonner. La contre-réaction joue à la fois sur la tension (comme une contre-réaction normale), mais également sur le courant.

Les deux bobinages du transfo d'alimentation peuvent être de puissance plus basse, les diodes et les condensateurs de filtrage peuvent également être de valeur moins élevée: on utilise 2×40µF, ce qui est moins que la valeur requise pour une radio à lampes qui utilise 2×50µF.

Le premier tube est un 12AX7 (correspondant au ECC83 européen), le second tube est un 12BH7 (correspondant au ECC82). Les deux étages forment un montage Williamson qui produit un signal déphasé sans distortion.

Les tubes de puissance sont des EL84, L'amplificateur permet une puissance de 15W avec une distortion pratiquement nulle, à une puissance plus élevée la distortion augmente graduellement.

Les montages circlotron modernes sont décrits ici.

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