Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
PL519

Un amplificateur de 50W avec deux tubes PL519 que j'ai aidé à réaliser.
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Cet amplificateur est un design que j'ai aidé à mettre au point. Le schéma est basé sur un schéma moderne. Il n'y a qu'une paire de condensateurs de couplage, ce qui rend le montage plus stable. Le circuit utilise 4 PL519 pour une puissance de 2 × 50W. La tension de chauffage provient d'un transfo de 80V et la tension redressée fournit également le -100V (5mA), le +160V (20mA) et le +200V (2mA). Le second transfo fournit la tension de chauffage normale (6.3V) et la haute tension de 250V donne du 350V redressé (500mA en pointe). Grâce au montage totalement symmétrique le ronflement n'est pas présent, même avec un filtrage limité à 100µF (220µF pour la ligne -100V).

Le montage est un long tail double avec couplage direct des triodes des deux étages. La première résistance adjustable permet de régler les tension DC. Il faut environ 170 à 200V sur les anodes des ECC81. Selon l'origine des tubes, il peut être nécessaire de modifier la valeur des composants. Nous utilisons une double triode ECC83 comme premier étage, cette triode a un gain élevé (µ = 100). La seconde triode est un ECC81 qui a une basse impédance et qui est idéale pour commander des tubes de puissance. Nous avons besoin d'un sweep de 35V effectifs sur la grille du tube de puissance.

Les condensateurs de 2.2µF et 4.7µF couplent les deux cathodes (c'est nécessaire pour un montage long tail), les résistances cathodiques individuelles permettent de bien stabiliser le point de fonctionnement, même quand on utilise des tubes qui ne sont pas pairés. C'est un "truc" qu'on retrouve dans certains amplificateurs modernes, cette possibilité n'existait pas à l'époque, il n'y avait pas de condensateurs ayant une valeur si élevée.

Il y a une contre-réaction réduit la sensibilité et il faut un signal de 1.25V effectifs. La résistance de 2.2kΩ peut être remplacée par une de 1kΩ pour avoir une sensibilité normale.

L'étage de puissance est standard, le courant de repos est réglé sur 25mA par pentode (le courant passe à 100mA à puissance maximale). Le transfo de sortie a une impédance de 2 × 3kΩ. Plusieurs montages ont été testés: en mode triode la puissance dépasse à peine les 10W et le tube doit être commandé avec un signal très fort. Il faut réduire la haute tension à 300V pour éviter un courant de g2 trop important. Le PL519 est un tube qui n'est pas conçu pour le fonctionnement en triode.

Chaque amplificateur avec un transformateur de sortie doit normalement être compensé en fréquence pour avoir un fonctionnement stable. Il n'y a pas vraiment de rêgles fixes, cela dépend du placement des composants. L'amplificateur était stable sans compensation, mais l'ampli oscillait à haute fréquence à forte puissance. L'effet dépendait du type de haut parleur. Les oscillations ont été bloquées par un double filtre de boucherot sur le primaire. Les résistances doivent pouvoir absorber une dissipation de 10W. Les amplificateurs à transistors ont souvent un tel filtre en sortie pour compenser le déphasage causé par les haut parleurs (mais on utilise des composants de valeur adaptée). J'ai appris plus tard que ces oscillations (Barkhausen) pouvaient être évitées en mettant g3 à +50V (il y a une sortie séparée pour la grille suppressseuse).

L'amplificateur travaille en classe AB. Le son est différent en comparaison avec une paire de PL504, mais on a une plus grande réserve de puissance. Il ne faut pas utiliser l'amplificateur à plus de 50W par canal, le facteur qui limite la puissance est ici le transfo. Le filtre de boucherot sert d'ailleurs à protéger le transfo.

Le montage totalement symmétrique m'a inspiré à réaliser un amplificateur assez semblable, le gain assez faible étant compensé par un montage cascode à l'entrée.

Circlotron met PL36


Le montage circlotron
est décrit ici (théorie)
Pendant la même époque, j'ai fait le circuit pour un petit indépendant qui avait un magasin d'électro. Il vendait des télévisions, qu'il réparait parfois. Il avait acheté un stock de tubes PL36 (déflection ligne, du temps des télés avec écran à déflection de 90°), mais ces tubes ne tombent jamais en panne et au bout d'une dixaine d'années, il avait toujours ses dix tubes en emballage d'origine.

De mon coté j'avais quelques transformateurs pour ligne 100V, issus de mon travail chez Wagon Lits. Les tubes PL36 sont notoirement difficiles à utiliser dans un amplificateur audio. Ils ne sont linéaires que sur une très petite partie de leur courbe, ils ont tencance à osciller et ils sont regardant quant à la tension de polarisation correcte. Ils sont mauvais en montage single ended poù ils onnent environ 2 watts pour une dissipation de près de 40W. ces inconvénients sont réduits dans un montage circlotron, qui est une cathode suiveuse améliorée. Même Philips a fabriqué un ampli avec des tubes PL36, il faut croire qu'ils avaient également un stock d'invendus (l'ampli était très bon).

Comme transfo d'alimentaion, j'utilisais trois transfos d'isolation avec deux sorties séparées 110 et 130V chaque. C'est l'idéal, avec 130V alternatif j'obtiens 180V continu, suffisant pour une puissance de 20W. Un troisière transformateur identique me fournit le courant de chauffage, la haute tension du préampli (350V et la tension négative de polarisation.

Il faut ajouter un petit condensateur de 10nF vers la masse sur toutes les sorties des transfos pour cours-circuiter les parasites à la masse. Les points de branchement sont indiqués sur le schéma par un point rouge. Je n'en ai dessiné qu'un seul pour ne pas allourdir le schéma. Un filtre de secteur est fortement recommandé, parce que les transfos pour l'étage de puissance ont le secondaire flottant par rapport à la masse.

Le premier étage est simple, c'est un long tail avec contre réaction, il amplifie environ 50×. La haute tension de 350V est réduite à 300V.

Le second étage contient un bootstrap sur chaque anode (c'est le condensateur de 10µF) pour augmenter l'impédance dynamique que voit l'anode. L'amplification est d'environ 80× et on doit obtenir une tension de 65V effectif sur chaque anode. L'étage de puissance à anode commune a un facteur d'amplification < 1.

L'étage de puissance reçoit une polarisation de grille négative pour ne pas perdre trop de tension dans une résistance de cathode, qui ne sert ici que de mesure du courant. La puissance est assez basse (20W) à cause de la tension d'alimentation limitée, mais cela permet un courant plus élevé sans dépasser les limites de la dissipation anodique maximale. Il faut un courant de 35mA au repos qui passe à près de 200mA en pointe.

Le montage circlotron est complexe avec 4 alimentations indépendantes (deux par canal) et une alimentation pour le préampli, mais c'est le seul type de montage qu'on peut utiliser si on ne dispose que de transfos de ligne 100V.

Le circuit peut devenir instable à cause de la haute tension de sortie qui se retrouve dans la moitié du circuit. Deux petits condensateurs de 33pF ont été ajoutés entre l'anode et la grille au second étage (non-indiqués sur le schéma, ils ont été rajoutés par après).

L'alimentation avec les trois transfos et les condensateurs électrolytiques se trouvent dans un boitier séparé. Pour l'alimentation de l'étage d epuissance il a été fait usage de cable d'antenne (blindé) pour éviter les interférences (8 cables). la masse est transmise par les blindages. Il y a en plus deux fils pour la tension de chauffage (la tension de polarisation négative est produite dans le boitier de l'ampli) et un fil pour la haute tension des deux premiers étages.

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