Amplificateurs à tubes
Tests avec amplificateur SRPP
SRPP

J'ai réalisé plusieurs amplificateurs SRPP et je sais qu'ils fonctionnent bien et que la qualité sonore est bonne. Quelles sont les caractéristiques d'un ampli SRPP et peut-on encore les utiliser aujourd'hui?
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Quand on voit les circuits récents qui utiisent des tubes, on rencontre principalement des amplificateurs push pull classiques. Pourtant j'indique qu'un débutant devrait commencer par un montage SRPP. Pourquoi? Quels sont les avantages d'un système par rapport à l'autre?
Push pull parallèle (classique) Push pull série (SRPP complet)

  • Le montage push pull classique nécessite un transfo symmétrique spécifique. Ce transfo est généralement très cher si acheté neuf, si acheté d'occasion il est difficile d'en avoir les caractéristiques (et d'avoir deux transfos identiques).

    J'ai entendu de nombreux amplificateurs qui avaient un son désastreux, causé par un transformateur inadapté (impédance inadaptée, trop ou trop peu de fer, spires en cours-circuit). Généralement on ne se rend compte que le transfo n'est pas bon quand on a acheté un second jeu de lampes et que la qualité sonore ne s'est pas améliorée.

    Le montage SRPP fonctionne très bien avec un transformateur de ligne de sonorisation 100V (et peut même fonctionner avec un transformateur d'alimentation pour des tests). Ces transformateurs sont utilisé dans les sonorisations de batiments, de stades sportifs, etc. Ils sont donc toujours fabriqués en grandes séries et le prix est bas.

    L'impédance du haut parleur peut varier d'un facteur de 1 à 2 (donc par exemple une impédance de 3.5 à 7Ω), la puissance ne varie que de 10%. Cela veut également dire que l'ampli est très peu sensible aux variations d'impédance: l'impédance d'un haut parleur varie selon la fréquence.

  • Le montage push pull classique peut fonctionner en classe A ou AB. Pour un fonctionnement en classe AB, la seule solution vraiment acceptable est la tension de polarisation négative. Le tube qui n'est plus en conduction perd le controle de son bobinage correspondant et il peut y avoir des oscillations parasites.

    Le montage SRPP fonctionne en classe A (et a donc un mauvais rendement), les résistances de cathode (polarisation) ne se prètent pas à un fonctionnement en classe AB. Tout comme le montage circlotron, les tubes gardent toujours le controle sur le bobinage du transfo.

  • La qualité sonore est fortement déterminée par le type de transfo de sortie utilisé dans un circuit push pull. Il est plus difficile d'avoir une bande passante étendue et un faible taux de distortion avec ce type de circuit.

    Il est aisé d'avoir un taux de distortion inférieur à 0.1% avec un circuit SRPP, même avec un faible taux de contre-réaction de 12dB. Le montage SRPP est le seul montage capable d'amplifier parfaitement un sinus et même un signal carré (sans dépassements ou oscillations parasites) dans une bande de fréquence de 100 à 15kHz. Un signal carré comprend de nombreuses fréquences et pour pouvoir reproduire parfaitement de tels blocs il faut que l'ampli ait au moins une bande passante de 20 à 20kHz.

  • Un circuit push pull classique peut avoir un rendement assez elevé, avec une puissance de plus de 10W avec deux tubes PCL86. Le courant de repos doit malgré tout rester élevé par rapport à un circuit à transistors.

    La puissance que peut fournir un montage SRPP est limitée, elle est inférieure à la dissipation dans une des pentodes.

  • Selon les tubes utilisés, il est possible d'obtenir une puissance acceptable avec une tension d'alimentation relativement basse de 200 à 250V dans un circuit push pull classique. Le filtrage des étages de puissance peut être limité (100µF/350V suffit pour un ampli de 10W) car la variation de la haute tension agit sur les deux pentodes et l'effet est fortement atténué. Les étages préamplificateurs non symmétriques doivent avoir un bon filtrage.

    Un circuit SRPP nécessite une tension d'alimentation élevée pour fonctionner de manière optimale, 300V est le minimum pour obtenir une puissance acceptable. Le filtrage de la haute tension doit être surdimensionné (minimum 220µF/350V) car l'ondulation de la haute tension se propage à la sortie.

  • Un montage push pull parallèle a une réserve de puissance, c'est surtout le cas avec une polarisation fixe en classe AB. Un tube peut produire une puissance plus élevée que sa puissance nominale pendant un court instant (puissance musicale).

    Tous les circuits qui fonctionnent en mode single ended (le montage SRPP est en fait un montage single ended amélioré) ont une puissance limitée. A un moment donné un des tubes n'est plus en conduction et la puissance est brusquement limitée. mais avant d'arriver là, on a le taux de distortion qui augmente rapidement.

Le choix des tubes que j'ai utilisé pour réaliser mes ampli a dépendu de ce que j'avais en stock. Mon choix va de préférence vers les tubes combinés (triode-pentode) qui permettent de réduire la complication de l'ensemble.

Ce sont à chaque fois des tétrodes à faisceaux dirigés qui ont un rendement plus élevé. C'est important quand on utilise des tubes relativement petits (PCL86 au lieu de EL34) car la puissance disponible est limitée. La grille suppresseuse est remplacée par des plaques qui dirigent le flux d'électrons et créent une grille virtuelle.

Si vous voulez vous lancer dans la réalisation d'un ampli à lampes, le montage SRPP est le montage à essayer, car les frais sont limités. La qualité d'un bon transfo 100V (Monacor ou Visaton) est meilleure que celle d'un transfo push pull d'origine incertaine.

PCL86

C'est un tube audio spécifique qui permet un taux de distortion très faible, même sans contre-réaction. L'amplification globale est très élevée et il est possible d'ajouter un controle de tonalité sans nécessiter de tube supplémentaire.

C'est un tube combiné triode + pentode. La triode correspond à un demi ECC83 et la pentode a un EL84 (mais avec une dissipation admissible un peu plus faible).

Ces tubes étaient utilisés dans la partie son des téléviseurs. Ce tube était également employé en version ECL86 dans les amplificateurs pick up domestiques où un seul tube suffisait pour fournir une puissance relativement élevée. Ce tube remplacait avantageusement les tubes ECL80 et ECL82.

Le tube était également utilisé dans certains postes de radio stéréo (très rares à l'époque).

PCL805



Le PCL805 n'était pas destiné à des applications audio, mais le tube a des caractéristiques qui le rendent bien adapté à un ampli SRPP.

Il peut fournir un courant important avec une tension anodique relativement basse (notez la large cathode de la pentode par rapport au PCL86). Le courant de grille écran est faible et la tension de la grille écran ne doit pas être très élevée.

La triode correspond à une triode ECC81. Le tube produit plus de distortions et une contre-réaction peut être utile. Même sans contre-réaction, l'amplification totale est plus faible qu'avec une paire de PCL86.

PL504

C'est mon tube de préférence dès qu'il faut fournir une puissance un peu plus élevée (sorry, je ne suis pas fan des tubes EL34).

Le PL504 a une cathode très large pour fournir un courant élevé. Les supports des grilles sont en cuivre pour mieux évacuer la chaleur. C'est un tube qui peut être utilisé dans beaucoup de domaines (je l'ai même utilisé dans des émetteurs).

Nous établissons un courant anodique de 100mA pour 300V (75mA sous 400V), donc en deça des limites du tube (montage srpp à deux tubes).

Il faut une double triode séparée car le tube PL504 est une pentode simple. Il faut un swing assez élevé pour commander le tube (25V eff. pourt tirer le maximum du tube) et la grande grille de commande a une capacitance relativement élevée. Il faut ainsi utiliser une double triode ECC81 qui fournit un signal important et a une impédance suffisamment basse. Le tube ECC82 permet également un courant anodique plus élevé, mais son amplification est trop faible pour faire travailler correctement l'étage déphaseur (qui fait plus que déphaser).

Comme le montage SRPP doit travailler en classe A, il consomme assez bien pour la puissance fournie: chauffage 300mA sous 27V = 33W et haute tension de 400V, 75mA par canal, donc 60W. Une consommation de plus de 100W pour une puissance d'un peu moins de 10W par canal, cela fait quand même beaucoup (notez qu'un ampli single ended standard fournit une puissance encore plus faible).

Je n'ai pas réalisé d'amplificateur SRPP définitif avec des PL504, mais j'ai fait plusieurs montages temporaires pour tester les caractéristiques. Par contre, si vous voulez essayer un montage avec de tubes PL504, voici un montage hybride transistors + tétrode qui a des caractéristiques très interessantes. Il fournit lui une puissance de 10W avec un rendement de 50%.

La qualité sonore d'un ampli SRPP est excellente, ce type d'ampli fournit un son très neutre avec un bon facteur d'amortissement. L'ampli a les avantages d'un montage qui travaille en classe A comme un ampli single ended. Contrairement à un amplificateur à transistors, quand la puissance maximale est atteinte, les déformations n'apparaissent que très graduellement.

Un transfo qui peut servir comme alimentation à la fois pour la haute tension et pour le filament d'une paire de PCL86.

Le transfo est branché à l'envers (primaire à la place du secondaire). L'entrée se fait en 220V et la sortie haute tension entre 0V et le 220V. Pour les tubes PCL86 qui préfèrent travailler avec une tension plus élevée, on peut utiliser la sortie -15V et 380V, ce qui nous fournit 510V redressé et filtré (avec un courant anodique de 35mA, ce qui est parfait pour ce tube). Ne pas oublier que les deux tubes sont montés en série pour la haute tension.

Le +15V et -15V servent à l'origine pour adapter la tension du transfo à la tension du secteur (avec le transfo branché dans le bon sens). Si on a par exemple 235V, on rentre au primaire sur +15V et 220V. Ces dérivations servent ici à fournir la tension de chauffage des deux tubes. Les tubes de la série "P" travaillent avec un chaine série de 300mA connectée directement sur le secteur et ont une meilleure isolation entre filament et cathode. Le bobinage primaire était prévu pour 220V 65VA, donc 300mA, juste suffisant pour le chauffage de nos deux tubes.

Le transfo peut être utilisé pour des tests, car il est dimensionné pour un seul étage. Le chauffage consomme 30V × 0.3A = 9W et la haute tension 510 × 0.035 = 18W (ou 308 × 0.06 = 19W).

Utilisé en 380V avec un courant anodique plus faible, l'impédance du tube est plus élevée et il faudra utiliser le branchement de 5W du transfo de ligne 100V. Il faut utiliser un transfo de très bonne qualité, car la déviation (variation alternative) est un peu plus élevée que 100V.

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