Amplificateurs à tubes
SRPP Peterson-Sinclair
PCL805

L'amplificateur SRPP classique avec une paire de PCL805 donne le meilleur son qu'on puisse obtenir avec un amplificateur à lampes. Mais cet amplificateur a également quelques inconvénients, notament un fonctionnement en classe A.
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J'ai fabriqué de nombreux amplificateurs à lampes et à chaque fois j'avais la possibilité d'avoir un fonctionnement en classe A ou AB.
  • Pour un montage en classe A, j'utilise principalement la polarisation de grille par résistance cathodique, qui a l'avantage d'être simple et de permettre une auto-régulation du courant. Par contre, la résistance de cathode implique un léger déplacement du point de fonctionnement: le courant anodique est moindre à puissance maximale qu'au repos, ce qui oblige à faire travailler les tubes en deça de leur point de fonctionnement optimal.

  • Pour un montage en classe AB qui permet un rendement bien plus élevé, il faut une polarisation négative et un réglage du point de fonctionnement pour avoir un faible courant anodique au repos. La puissance qu'on peut obtenir avec un tube donné est alors plus importante que ce qu'on peut obtenir en classe A.


Montage SRPP Peterson-Sinclair
Première tension au repos,
seconde tension à puissance de 75%
Tensions alternatives à 50% de puissance


Montage SRPP classique

Le montage SRPP produit la meilleure qualité sonore, tout en ne nécessitant pas de transfo push pull. La qualité sonore d'un ampli dépend grandement du transfo de sortie, et un transfo push pull bon marché donne souvent un résultat décevant. Mais un circuit SRPP classique travaille normalement en classe A: si un tube est mis hors conduction, il perd totalement le controle sur l'autre tube. Il faut donc utiliser les tubes de puissance au milieu de leurs caractéristiques, donc avec un très mauvais rendement. Ce mauvais rendement est encore exacerbé par la polarisation par résisance de cathode.

Mais j'ai trouvé sur le net un circuit Peterson Sinclair datant des années 1950. Ce circuit n'est plus utilisable en pratique, il était conçu pour utiliser des triodes de puissance. Par contre on peut récupérer des éléments de ce circuit pour réaliser un SRPP moderne et tenter de le faire travailler en classe AB.

Comme dans le Peterson-Sinclair classique, j'utilise une attaque directe des tubes de puissance (sans condensateur de couplage). Il nous faut donc nécessairement une tension d'alimentation négative de -160V. La tension de polarisation de la tétrode inférieure se développe sur la résistance branchée au -160V (résistance de 150kΩ). Cette résistance fait partie du circuit de la triode déphaseuse (cathodyne), il y a donc une seconde résistance de 150kΩ, c'est la résistance anodique de la même triode.

Cela semble une usine à gaz, et pourtant c'est un circuit plus simple que le montage SRPP classique avec PCL805. Il y a un peu moins de composants, mais le réglage est plus critique et doit être adapté aux tubes utilisés.

J'utilise ici aussi une paire de PCL805 qui est tout à fait à l'aise avec une tension anodique plus basse et un courant plus élevé (c'est une tétrode à faisceau dirigé utilisé à l'origine pour la déflection verticale des téléviseurs monochromes).

La tétrode a besoin d'une tension d'environ -20V sur sa grille pour un fonctionnement en clase AB. Il se développe donc 140V aux bornes de la résistance cathodique de 150k et il doit y avoir la même chute de tension sur la résistance anodique. Pour obtenir une tension de 140V il faut à la fois que le coté haut de la résistance soit à 300V et que la tension varie avec la tension de sortie (pour avoir le fonctionnement correct du montage SRPP original). Un endroit où on trouve cette haute tension variable, c'est sur la grille écran de la tétrode supérieure.

Le courant de repos idéal c'est 20mA pour une paire de PCL805 en montage SRPP. Si on va plus bas dans le courant de repos, on a des distortions plus importantes et le gain (amplification) de la tétrode est moindre. Le réglage du courant de repos se fait avec la résistance ajustable de 220kΩ qui permet de polariser la triode de commande, et celle-ci va à son tour polariser la grille de la tétrode inférieure.

Le courant de repos dans les tétrodes doit absolument être ajusté et il faut refaire le réglage si on change de tubes (même si on échange le tube inférieur avec le tube supérieur). C'est un problème inhérent à tous les amplificateurs qui travaillent en classe AB avec polarisation négative fixe.

Stabilisation du courant dans la tétrode

Il est possible de stabiliser le courant dans la tétrode inférieure (et donc également dans la tétrode supérieure), cela se fait en branchant la résistance de 2.2MΩ sur la grille écran et non sur sur l'anode de la tétrode inférieure (utiliser une résistance de 1.5MΩ au lieu de 2.2MΩ). Quand le courant dans la tétrode inférieure augmente, la tension sur sa grille écran diminue, et compense ainsi l'augmentation du courant dans les tétrodes. La stabilisation est meilleure qu'avec un ampli push pull classe AB classique, qui n'a absolument pas de stabilisation du courant dans les tubes de puissance.

Mais la stabilisation du courant n'est pas idéale, car quand la puissance sonore augmente, le courant augmente également et est réduit par la contre réaction continue. Le courant est même tellement réduit que la distortion de croisement apparait. C'est pour cela que dans le circuit définitif, la résistance de 2.2MΩ est branchée à l'anode du tube inférieur.

Le circuit est légèrement auto-stabilisant pour la tension médiane. La stabilisation s'effectue via la résistance de 150k dans le circuit d'anode.

La bande passante va de 30Hz à 22kHz. Le point inférieur dépend grandement du transfo utilisé, le point supérieur du condensateur de 470pF.


Peterson-Sinclair définitif

Stabilisation dynamique

La raison pour laquelle je suis finalement passé à un montage Peterson-Sinclair, c'est qi'il élimine les condensateurs de couplage de l'étage de puissance. Quand l'ampli travaille à puissance maximale, la tension sur la grille de controle change (par le courant de grille) ce qui déplace le point de fonctionnement. La grille devient plus négative et le courant anodique diminue, ce qui entraine également une légère réduction de la puissance.

L'effet se remarque à peine quand on écoute de la musique avec une forte dynamique, mais une fois qu'on l'a remarqué sur un morceau, on ne peut s'empècher d'écouter attentivement s'il apparait également avec d'autres pièces musicales.

L'effet est déjà fortement éliminé avec le montage sans condensateurs de couplage, mais il peut encore être réduit plus fort en fixant la tension de g2 du tube inférieur. Il faut pour cela une tension d'alimentation supplémentaire.

Exercice (pour vous): modifiez le schéma pour également éliminer le dernier condensateur de couplage (celui de 1µF). Vous aurez besoin pour cela d'une tension d'alimentation négative.

Ce condensateur de couplage pourrait causer un bloquage de l'ampli, mais ce n'est pas le cas ici (la description de cet effet se trouve sur la page de la contre réaction).

Finalement, je fais travailler les tubes en classe A, c'est à ce moment que les distortions sont les plus faibles (décidément, le SRPP, même adapté au max, n'aime pas la classe AB). Un fonctionnement en classe A est moins interessant pour les tétrodes PCL805, qui ont une dissipation maximale relativement limitée (8W en théorie).


Alimentation du Peterson-Sinclair

Alimentation

Pour pouvoir utiliser des transformateurs standards, j'utilise un transfo de déménagement avec secondaire isolé pour la haute tension. Le transfo fournit 115 + 115V, ce qui nous donne une haute tension de 320V. Le courant nécessaire est de 100mA max pour un ampli stéréo.

La prise médiane permet de fournir la tension de g2 (7mA en stéréo) et la tension négative (3mA en stéréo). Un transfo de 50VA est donc amplement suffisant.

La tension de chauffage est produite par un second transfo de 24V. Chaque tube nécessite une tension de 17 à 18V. Si on redresse la tension de 24V et qu'on la filtre avec un gros électrochimique (2200µF au minimum) on obtient une tension de 33 à 34V, on peut ainsi alimenter deux tubes en série. Un transfo de 30VA est suffisant. Avec un transfo de 48V, on met tous les tubes en série. Les lampes "basses" (1 sur les schémas) doivent être mis du coté de la tension la plus basse.

Pour ceux qui ont de la peine à déchiffrer ces schémas, lisez la page qui décrit le fonctionnement du montage SRPP original de MBLE. La version Peterson Sinclair d'origine (avec triodes de puissance) se trouve ici.

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