Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
PL504

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

Les deux schémas suivants ne sont pas des amplificateurs de haute fidélité. L'étage inverseur commande directement les tubes de puissance, ce qui n'est pas recommandé avec des tubes PL5xx qui nécessitent une tension de commande élevée. les distortions sont trop importantes quand l'amplificateur travaille à forte puissance.

Amplificateur avec EL504?

J'ai trouvé un schéma qui n'est pas très clair en ce qui concerne le type de tube utilisé. Il est indiqué PL504 sur le schéma, mais la tension de chauffage est de 6.3V, donc EL504. Ces deux tubes existaient à l'époque où le schéma a été réalisé. Il est possible d'utiliser les deux tubes, à condition que la tension de chauffage soit adaptée. Il ne peut pas s'agir de EL509 car ce type de tube n'existait pas encore à cette époque et ce tube est en fait construit pour une puissance bien plus élevée (la diode de redressement ne peut pas fournir une telle puissance).

Le schéma commence avec une pentode EF80, qui montre que le schéma date en fait des années 1950. Cette pentode était utilisée comme amplificatrice moyenne fréquence (qui sera remplacée par une EF89 au milieu des années 1950). On peut remplacer le tube par un EF86 (brochage non compatible) si on ajoute une résistance de cathode de 1.5kΩ (sans condensateur de découplage). La polarisation s'effectue par la résistance de grille très élevée (qui peut être ramenée à 1MΩ. Il s'agit d'un amplificateur avec entrée microphonique et cet étage peut être supprimé si vous utilisez une entrée ligne.

Nous avons ensuite le réglage du volume et une triode classique suivie du controle de tonalité. De nouveau une triode pour compenser les pertes causées par le controle de tonalité et puis un étage déphaseur à double triode (long tail).

Pour les étages de puissance nous avons un réglage de la polarisation par une tension négative fixe et une résistance de cathode pour mesurer le courant dans le tube.

Le redressement est effectué par un tube EZ81, qui indique bien que l'amplificateur date des années 1950. Ce tube redresseur peut fournir 150mA et la tension redressée est de 250V. La résistance de sécurité de 150Ω obligatoire manque dans le schéma. La puissance de l'amplificateur est limitée par le tube de redressement utilisé. On peut le remplacer par deux diodes au silicium si on ajoute un filtre supplémentaire (condensateur de 100µF/450V et résistance de 100Ω 5W). Ne pas oublier deux petits condensateurs de 100nF/630V à brancher au secondaire du transfo vers la masse pour éliminer le bruit de commutation des diodes au silicium.

Amplificateur avec compresseur

J'ai encore trouvé un dernier schéma d'un amplificateur utilisant une paire de PL509. La puissance indiquée sur le schéma correspond à la puissance effectivement fournie (les tubes PL509 peuvent fournir 100W de puissance).

Les tubes ECC808 sont des versions améliorées des tubes ECC83 (même caractéristiques, mais construction de la grille plus solide pour éviter les effets de microphonie et écran métallique entre les deux triodes). Au lieu de PL509 vous pouvez utiliser des PL519 dont les caractéristiques sont pratiquement identiques.

P1 est le potentiomètre de volume et P2 le réglage de la compression. Le circuit de compression va faire varie la polarisation de la grille du premier tube et donc en modifier l'amplification. Pour réduire les déformations, le circuit utilise deux triodes et l'amplification est limitée à 20× environ par une contre-réaction négative, alors que l'amplification normale d'un montage à deux triodes est de 1000×.

Il existe un tube spécialement conçu pour la compression de signaux, le EF83. Ce tube était utilisé dans les magnétophones à bande pour limiter le niveau d'enregistrement: le montage avec un ECC808 est un pis-aller.

Nous avons ensuite un étage amplificateur qui reçoit également le signal de contre-réaction de l'étage final suivi d'un déphaseur cathodyne simple. Nous avons ici aussi une tension de polarisation négative fixe et un galvanomètre pour mesurer le courant dans chaque tube (courant au repos de 25mA, ce qui fait une dissipation de 12W par tube au repos). La tension sur la grille g2 (grille écran) est limitée à 150V.

Ce schéma est destiné à un amplificateur de public address, cela se remarque à certaines caractéristiques:

  • L'utilisation de triodes ECC808 qui réduisent l'effet larsen (les tubes ne sont pas sensibles aux vibrations et n'amplifient pas les vibrations sonores dans la pièce).
  • L'utilisation d'un compresseur, typique dans le cas de sonorisations pour musique d'ambiance
  • La sortie sur ligne de 100V
  • L'utilisation d'un cathodyne comme déphaseur, un système qui n'est pas recommandé pour commander directement une paire de PL509 (relisez la page consacrée aux étages déphaseurs).

Amplificateur avec PL500 (30W)

Les PL500 peuvent être remplacés par une paire de PL504.

Ces tubes de déflection (télés monochromes) étaient relativement bon marchés en comparaison des tubes de puissance hifi, mais peu de personnes savaient que ces tubes pouvaient également être utilisés comme tubes de puissance dans les amplificateurs audio. Il s'agit d'un amplificateur microphonique.

L'étage préamplificateur utilise un ECC83 avec une amplification fixe de 33×. La triode double suivante permet le controle de tonalité. Ces deux étages peuvent être éliminés si la source a un niveau élevé (lecteur de CD).

Nous avons ensuite l'amplificateur à proprement parler avec un préampli (avec contre-réaction poussée) et étage déphaseur en montage concertina. Ce montage est possible ici, car il est suivi d'un étage de commande pour attaquer les tubes PL500. L'étage de commande est un montage à anode commune avec ECC82.

Il y a deux trimmers: l'un permet de régler le courant de repos dans les tubes de puissance (polarisation négative) tandis que l'autre permet de balancer les deux tubes de puissance.

On notera ici également la présence d'un circuit de correction de phase (68pF + 33kΩ) pour permettre un fonctionnement stable avec contre-réaction.

Je crois que maintenant vous avez assez d'exemples de schémas qui utilisent des tubes de déflection ligne comme étage de puissance! Tous les circuits ne sont pas destinés à une écoute haute fidélité.

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