Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
PL509

Encore quelques schémas que j'ai trouvé sur l'internet.
-

-

La première partie de cet article consacré aux amplificateurs à tubes de déflection ligne (circuits historiques) se trouve ici.

Tous les pays ont utilisé des télévisions couleurs avec des tubes de déflection ligne. Pour la haute tension et la haute puissance, il fallait encore utiliser des tubes, tandis que pour la basse tension et la basse puissance on utilisait déjà des transistors. Ces tubes doivent pouvoir fournir un courant très élevé et sont très résistants. Ils utilisent un soquet magnoval plus fiable qui n'a pas été repris par les amplificateurs audio (à cette époque, on était également en train de passer aux amplificateurs à transistors).

A gauche: schéma de principe d'un amplificateur de 150W avec une paire de EL509 (version d'origine avec soquet magnoval). Pour obtenir une telle puissance, il est nécessaire d'avoir une tension anodique de 700V, et seul les tubes originaux peuvent travailler avec une tension si élevée.

Il y a d'abord un amplificateur/comparateur suivi d'un montage à anode commune (cathode suiveuse) où on peut utiliser un ECC83.

On aurait mieux fait d'utiliser un montage cathodyne et produire les deux phases dans ce second étage au lieu d'utiliser un montage cathode suiveuse, cela aurait permi d'avoir un signal plus identique pour commander les tubes de puissance.

L'étage de commande est un long tail (paire différentielle) avec un ECC81 ou ECC82, ce type d'étage permet un swing important.

La tension de g2 est de 150V et doit être stabilisée.



Le tube PL509 / PL519 (européen) est également connu sous le type 6KG6 (tension de chauffage de 6.3V) ou 40KG6 (courant de chauffage de 300mA et tension de 40V). La version russe de ce tube est 6P45S.

Voici un petit amplificateur monobloc qui peut fournir une puissance de 170W (selon le réalisateur). J'estime la puissance pour une application hifi à 120W, ce qui est quand même beaucoup pour un ampli qui n'utilise que deux tubes de sortie. Cette puissance élevée peut être obtenue grace au rendement plus élevé des tétrodes à faisceaux dirigés, dont le pas de la grille écran se trouve dans le prolongement de celui de la grille de controle. Et c'est pour cela que ces tubes ont encore beaucoup de succès: les amplis commerciaux utilisent des EL34 assez génériques, tandis que les amplis réalisés par des connaisseurs utilisent des tétrodes spécifiques.

La première triode est une 6N2P qui est équivalente au ECC83, mais n'est pas pin-compatible et la tension d'alimentation est de 6.3V (les deux filaments sont branchés en interne en parallèle). La triode est utilisée comme amplificatrice de tension avec une contre-réaction sur la cathode. On peut mettre un electrochimique de 100µF en parallèle sur la résistance de cathode de 820Ω.

Le second tube est un 6N1P qui se situe entre un ECC81 et ECC82. C'est le tube idéal pour commander des tubes de puissances qui ont besoin d'un sweep important car il est très linéaire. Le tube est ici utilisé comme un long tail classique avec un potentiomètre ajustable pour équilibrer le signal de sortie des deux triodes. Le point de fonctionnement de ces deux triodes dépend du point de fonctionnement de la première triode (couplage direct).

Comme tubes de puissance on utilise deux 6P45S qui sont comparables au 6KG6 américains ou PL519 (mais avec une tension de chauffage de 6.3V). La haute tension est de 490V et la tension de g2 est fixée à 155V par une lampe stabilisatrice (néon). On peut remplacer la lampe néon par une série de diodes zener pour arriver à la tension voulue, on mettra un petit condensateur de 0.1µF en série pour absorber le bruit des diodes zener.

Une stabilisation de la tension de g2 est importante, car le courant anodique dépend très fort de cette tension. Le courant anodique ne dépend que peu de la tension anodique, qui peut varier dans de grandes proportions: la tension anodique ne modifie que peu le point de fonctionnement, mais détermine malgré tout la puissance disponible.

La tension de polarisation négative (grille de controle) est également stabilisée. La valeur de la polarisation négative dépend de la tension de g2. Le courant au repos est de 60mA pour obtenir la puissance la plus élevée. Les tubes de puissance travaillent ainsi en partie en classe A pour les signaux de basse amplitude. La puissance dissipée au repos est de 30W par tétrode, ce qui est dans les limites (la dissipation anodique maximale est de 35W en fonctionnement en tube de balayage mais peut être plus élevée en fonctionnement linéaire).

Les tubes PL519 (et probablement aussi les autres versions) ont tendance à osciller à haute fréquence (oscillations de Barkhausen). Cela ne s'entend pas, mais cela a tendance à réduire le rendement de l'ampli. Ces oscillations haute fréquence peuvent se retrouver dans la contre réaction et ainsi fausser le fonctionnement de tout l'ampli (il n'y a nulle part dans le préampli un condensateur de 100pF (environ) à la masse pour absorber ces hautes fréquences). Au contraire, le petit condensateur de 47pF peut augmenter l'effet néfaste.

Pour éviter ces oscillations haute fréquence, on peut mettre le cadre (la grille suppresseuse d'une pentode normale) à une tension de +20V (utiliser la tension de chauffage doublée et filtrée). C'est pour cela que cette électrode a une sortie séparée, et c'est ainsi qu'on a un tube 6GB5 (EL504, 5 électrodes: chauffage, cathode, grille 1, grille 2 et anode) mais un tube 6KG6 à 6 électrodes. Le EL504 n'a pas tendance à osciller.

Un schéma qui utilise la version russe des tubes PL519 (6P45S)

Cet amplificateur utilise deux étages déphaseurs en configuration long tail qui ont comme caractéristique que les tubes se comportent comme ampli différentiel. Cela n'est possible que si on utilise une source de courant à la cathode, une condition qui n'est approchée qu'en utilisant une résistance cathodique de valeur très élevée. Le résultat est que le signal en sortie est limité en amplitude.

Comme source de courant constant, on utilise ici un transistor avec une résistance d'émetteur et la tension de base à une valeur fixe. Mais au lieu de fixer la tension de la base, on utilise un diviseur de tension qui va stabiliser la tension à l'anode des tubes à une valeur moyenne pour avoir le swing de tension le plus élevé possible.

Le premier et le second tube fonctionnent en mode différentiel, mais avec des caractéristiques différentes. Nous avons ici un vrai ampli opérationnel où le signal à amplifier arrive sur la première grille et le signal de contre-réaction sur la seconde grille. Si on n'utilise pas un vrai ampli différentiel, le signal de contre réaction est appliqué à la résistance de cathode.

Le circuit utilisé ici est un montage super Mullard (une version plus élaborée du montage mullard, aussi appellé montage long tail).

Le tube 6N8S est un tube russe qui peut éventuellement être remplacé par un ECC82. Le 6P45S est la version russe du tube PL519 mais nécessite une tension de chauffage de 6.3V. Il est comparable au tube EL509.

L'amplificateur fournit 50W selon les normes din mais peut fournir une puissance musicale de plus de 100W. L'impédance primaire du transformateur de sortie doit être de 3.5k. La tension de la grille écran doit être de 175V. Tous les tubes qui sont conçus à l'origine pour la déflection horizontale dans les téléviseurs travaillent avec une tension g2 relativement basse.

Une oscillation parasite peut souvent être causée par des capacités dans les cables autour des tubes de puissance où les tensions alternatives sont importantes. Les tubes de puissance qui ne sont pas pairés peuvent également produire une telle oscillation haute fréquence. Ces tubes qui peuvent être employés en radiofréquences (émetteurs) ont une tendance à osciller. L'oscillation peut être éliminée en plaçant un petit condensateur d'une dixaine de pF entre l'anode du tube de puissance et l'anode du tube de commande (à effectuer avec les deux tubes).

Le schéma a quelques inconvénients, par exemple le fait que la triode ECC83 nécessite une tension de grille de -2V pour un courant de 0.78mA et une tension d'anode de 215V (j'ai fait une simulation). Le transistor qui sert de source de courant travaille pratiquement en saturation et ne peut que très mal réguler le courant (tension entre émetteur et collecteur de 1.5V).

Pour le tube 6N8S (courbe caractéristique à gauche) c'est encore pire: la simulation me donne un courant de 4.1mA pour une tension d'anode de 210V. Les caractéristiques du tube indiquent qu'il faut alors une tension de polarisation de -8V. Or un courant de 8mA produit une chute de tension de 8V dans la résistance d'émetteur de 1kΩ. Mon programme de simulation donne: Ue = 8.12V, Ub = 8.75 et Uc = 8.2V. Le transistor ne peut plus rien controler.

Le problème est réduit si on utilise à sa place un tube ECC82 qui nécessite une tension de polarisation de -10V: la tension entre émetteur et collecteur est alors de 2V. Il faut croire que les paramètres du tube russe ne correspondent plus au caractéristiques du tube d'origine.

Pour bien faire, le concepteur aurait dû utiliser la tension négative pour alimenter le transistor. Cette tension est de toute façon présente pour la tension de grille des tubes de puissance. Elle peut être stabilisée avec une zener à -12V. Il n'est pas possible d'utiliser un régulateur de type 7912 car la tension négative est trop importante. Par contre on peut utiliser la tension de 6.3V alternative pour en faire du 15V avec un doubleur de tension, la tension peut alors être stabilisée à par exemple -9V (courant de 25mA environ).

Publicités - Reklame

-