Amplificateurs à tubes
Amplificateur Meloman 25W
PL504

Un premier schéma historique où se trouve concentré tout ce que vous devez savoir (ou presque) sur l'utilisation des tubes de déflection ligne.
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Voici un petit schéma qui reprend toutes les caractéristiques d'un amplificateur utilisant des tubes de déflection ligne, dans ce cas particulier des tubes PL500 (qui peuvent être remplacés par des tubes PL504 qui ont pratiquement les mêmes caractéristiques). L'amplificateur Meloman 25 date de 1961. C'est vraiment un montage standard, donc suivez bien la leçon.

Préamplificateur en tension

On commence par une double triode ECC83 dont le premier étage est un étage amplificateur de tension qui agit également en comparateur (il reçoit le signal de contre réaction sur sa cathode). Il y a un potentiomètre ajustable pour modifier la contre réaction (et donc augmenter ou réduire le gain global).

Déphaseur concertina

La seconde triode est utilisée en déphaseur cathodyne (parfois appellé concertina). Il est souvent possible de faire une liaison directe entre l'anode de la première triode et la grille de la seconde triode. Cela n'a pas été fait ici car la tension d'alimentation est assez basse.

Le déphaseur cathodyne est réglé correctement s'il y a environ 1/5 de la tension sur la résistance de la cathode et 1/5 de la tension sur la résistance de l'anode. Il y a alors 3/5 de la tension sur le tube, ce qui est nécessaire pour le faire fonctionner correctement. La polarisation correcte se fait automatiquement par la résistance cathodique de 2k.

Etage de commande

Un montage cathodyne n'est pas assez puissant pour commander directement l'étage de puissance, surtout s'il s'agit de tubes d'une puissance assez élevée. Le problème c'est l'impédance différente de la sortie sur la cathode et sur l'anode. Pour attaquer l'étage de puissance, on va utiliser un étage de commande qui va fournir la puissance nécessaire, il faut plus de 25V effectifs (donc 70V crête à crête) pour tirer le maximum d'une paire de PL504. On utilisera ici de préférence une double triode ECC81 ou ECC82.

Cet étage de commande est un montage particulier, il s'agit d'une paire différentielle, un montage qu'on appelait Mullard à l'époque (car le montage était principalement utilisé dans les amplis de cette firme). Il a deux entrée et deux sorties et permet d'encore améliorer la linéarité des deux sorties (réduction du déséquilibre éventuel).

Toute la partie que nous avons décrit jusqu'à présent forme un montage Williamson. Il y a une amplification en courant par le premier étage, mais également dans la paire différentielle. Le gain total du montage Williamson complet est proche de 80dB, ce qui est énorme. Le gain est réduit par la contre réaction pour arriver à une sensibilité normale.

Push pull

Nous avons ensuite notre étage de puissance avec une polarisation négative de la grille de commande. La polarisation est réglée une fois en usine pour obtenir un courant au repos d'environ 6mA (fonctionnement en classe AB).

Contrairement aux tubes plus traditionnels comme les EL34, la tension de la grille écran doit être plus basse, elle est ici de 160V. C'est une caractéristique de toutes les tétrodes à faisceaux dirigés: elle fonctionnent dans leur zone linéaire avec une tension de grille écran plus basse. Bon nombre de personnes bien intentionnées vous diront que dans un amplificateur hifi il ne faut pas utiliser de tétrodes conçues pour la déflection (fonctionnement en tout ou rien): elles ont tord, si on les utilise correctement, elles sont tout aussi valables que des penthodes plus classiques.

Dans tout le montage, il y a un élément qui produit un déphasage assez important, et ce déphasage varie en plus avec la fréquence du signal. Cet élément, c'est le transformateur de sortie. A certaines fréquences le déphasage est tel que le signal de contre réaction n'agit pas pour réduire l'amplitude des signaux (correction), mais pour l'augmenter (contre réaction positive). L'amplificateur va ainsi osciller à ces fréquences, généralement des fréquences très élevées.

Pour éliminer ces oscillations, on va réduire le facteur d'amplification pour ces fréquences élevées (inaudibles) en plaçant un petit condensateur d'une centaine de pF entre l'anode de la première triode et la masse. Les fréquences trop élevées ne passent plus et l'amplificateur est stable.

Ici on a utilisé un autre système, notament un filtre au primaire du transfo de sortie. Il s'agit d'un filtre avec des petits condensateurs qui vont produire un déphasage inverse à celui occasionné par le transfo. Ce système n'est guère utilisé par les amateurs, car la valeur des composants dépend du transformateur de sortie utilisé.

En plus de réduire le déphasage causé par le transfo, ces condensateurs vont également réduire les oscillations amorties parasites de certains transformateurs de moins bonne qualité. En effet, dans un montage en classe AB, une des tétrodes est hors conduction pendant une partie du signal. La partie du bobinage correspondant qui n'est plus controlée par la tétrode va alors se mettre à osciller (le condensateur du circuit oscillant, ce sont les capacités entres spires du bobinage). Le condensateur avec la résistance en série va rapidement amortir ces oscillations.

Ces condensateurs permettent également de réduire l'influence du haut parleur, qui ne se comporte pas comme une bonne résistance ohmique. Les amplificateurs à transistors (qui ont une contre réaction très élevée) ont également un tel filtre sur leur sortie vers le haut parleur.

Alimentation

Il ne reste plus que l'alimentation à décrire: nous avons un transfo avec un bobinage pour la tension de chauffage des tubes ECC (6.3V) et des tubes PL (24V). Les tétrodes ont normalement besoin de 27V, mais fonctionnent très bien avec une tension de 24V. Ces tétrodes sont conçues pour fournir un courant de pointe de 400mA, or ici on ne leur demande que 100mA en pointe. Si vous réalisez un ampli stéréo, vous pouvez éliminer la partie 6.3V et connecter les triodes en série sur le 24V.

Puis nous avons la haute tension, le bobinage fournit 120V. Redressé nous obtenons 330V, qui est la tension d'alimentation des tétrodes (anode). Le circuit est en effet un doubleur de tension. La tension simple va alimenter les grilles écran, mais également la partie préamplificateur.

La partie Mullard et tubes de puissance est symmétrique et ne doit pas avoir un filtrage très poussé (on se contente ici de 50µF, ce qui est quand même limite). Cette faible valeur ne tient la route que si le montage fonctionne effectivement en classe AB, avec un faible courant de repos (quand le ronflement 50Hz éventuel s'entend le mieux). A puissance maximale, le ronflement est noyé par la musique.

Par contre, les deux premiers étages ne sont pas symmétriques et sont donc beaucoup plus sensibles au ronflement du secteur. Il y a pour eux une cellule de filtrage supplémentaire. Un petit problème, c'est que la tension d'alimentation du préampli (et particulièrement de l'étage d'attaque des tubes de puissance) est assez basse, tout juste suffisante pour commander les tubes de puissance au niveau maximum.

Test d'écoute

Un ancien amplificateur Meloman 25 de 1961 a été restauré dans l'état d'origine. Sapristi, il est aussi vieux que moi! Il y avait également une partie d'amplification microphone mais qui n'était plus récupérable (clavier de sélection de source défectueux, mauvais contacts aux soquets,...) et n'a plus été utilisée dans l'ampli restauré. Le controle de tonalité qui nécessitait des potentiomètres de valeurs assez spécifiques a également été éliminé. La qualité du transformateur audio est assez mauvaise (le bobinage n'est pas correct pour un ampli), c'est probablement la raison de l'utilisation d'un filtre au primaire du transfo.

La qualité sonore de l'ampli est, malgré son grand age, assez bonne. L'amplificateur peut toujours fournir 25W (20W si on veut un taux de distortion acceptable). Les basses sont bien définies, les fréquences élevées un peu moins (probablement causé par le transfo de sortie).

Réalisation

C'est un amplificateur que vous pouvez facilement construire vous même: utilisez un transfo de 24V 50VA minimum pour les filaments et un transfo d'isolation 230V vers 115 + 115V au secondaire (pour avoir une prise médiane), 50VA ou plus.

Et ce qui ne gâte rien: il est possible d'utiliser un transformateur push pull conçu pour les tubes EL34: cela vous donnera une qualité sonore impeccable! Vous pouvez alors éliminer le filtre au primaire du transfo de sortie et le remplacer par un petit condensateur de 100pF entre l'anode de la première triode et la masse.

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