Les tubes que j'ai choisi sont des PCL805/ECL805 qui ont un gain plus faible que les ECL86 (qui sont normalement utilisés comme ampli audio). Le gain plus faible fait que l'amplificateur est plus stable.

J'avais encore deux petits transformateurs audio, récupérés il y a plus de 20 ans d'une radio stéréo avec deux ECC83 et deux ELL80. Les transformateurs avaient une impédance primaire entre cathodes (Raa) de 10kΩ. La puissance maximale serait inférieure à 10W.

Voici le schéma le plus simple possible d'un petit amplificateur qui fournit une puissance acceptable de 9.5W (THD < 0.5% entre 60Hz et 18kHz) avec une bonne qualité sonore. La qualité dépend en grande partie des transformateurs utilisés.

0pF - trop faible 220pF - trop élevé 100pF sur résistance de feedback

Il y a un petit condensateur de 100pF qui assure la stabilité de l'ampli. Sa valeur va dépendre du transfo utilisé. Le but est d'éviter les oscillations parasites (signal sinusoidal et en crénaux de 440Hz à puissance moyenne, 500mV en entrée, charge ohmique en sortie). Sélectionnez un condensateur pour éliminer les oscillations, sans que les flancs ne deviennent courbes (limitation des fréquences élevées).

La distorsion (THD) est la plus faible avec un condensateur de 220pF, mais la bande passante était atténuée à partir de 15kHz. Une valeur de 100pF était appropriée, avec une élimination des oscillations parasites, mais sans que la bande passante ne soit trop réduite.

On peut placer ce petit condensateur à plusieurs endroits, et chaque concepteur a son endroit préféré. Le petit condensateur est souvent placé en parallèle sur la résistance de feedback, mais l'influence du condensateur dépend alors trop du haut parleur, surtout avec les amplificateurs de faible puissance, où le haut parleur joue un rôle plus important. L'ampli est alors stable avec une paire d'enceintes et pas avec une autre. La troisième image d'oscilloscope montre l'effet: les oscillations ne sont pas amorties, elle sont simplement réduites en fréquence (et l'effet peut être audible).

Une autre possibilité c'est de mettre l'anode de la triode préamplificatrice à la masse via le condensateur. On réduit alors les fréquences les plus élevées, c'est à ces fréquences que l'amplificateur oscille. La solution montrée sur le schéma est la meilleure, mais beaucoup dépend du transfo utilisé.

Le léger pic qu'on peut voir sur certains tracés d'oscilloscope n'est pas un vice rédhibitoire: les flancs extrèmement raides d'un signal en créneaux n'existent pa dans la musique et pratiquement tous les amplificateurs à lampes ont des problèmes.

Pour tester un amplificateur dans des conditions réelles, mettez un filtre passe bas à l'entrée: 7.5kΩ en série et 1nF à la masse (voir exemple). Les flancs trop raides sont ainsi éliminés (la bande passante est réduite à 21kHz (-3dB)). Si vous voulez vraiment voir la bande passante, faites un sweep avec un signal sinusoidal.

Le cathodyne qui assure le déphasage à 180° est standard pour ces faibles puissances.

L'étage de puissance a une polarisation par résistance cathodique. Nous avons besoin d'une résistance de valeur relativement élevée, car la tension sur la grille de commande doit faire -14V environ. Cette tension relativement élevée indique que le gain de l'étage de puissance est aussi relativement faible (le gain en tension est d'environ 25×).

La résistance cathodique fait que l'étage de puissance est auto ajusté et qu'il ne faut pas régler le courant de repos. Si la tension sur la cathode est de 14V, nous avons un courant de 30mA. la dissipation anodique est d'un peu plus que 9W. C'est plus que ce qui est autorisé dans les datasheets, mais le tube est utilisé ici en mode linéaire qui est moins stressant qu'un fonctionnement en étage de puissance de la déflection magnétique verticale d'un téléviseur. La tétrode n'a pas l'anode qui devient rouge.

Les grilles écran sont connectées à la demi-tension d'alimentation, c'est typique pour les tétrodes qui ont une pervéance élevée. Si on branche les grilles écran sur la haute tension, il faut une tension de grille de commande encore plus négative, ce qui indique un gain encore plus faible (trop faible pour assurer une sensibilité normale). Le courant dans la grille écran est de 0.75mA au repos et 2.7mA à puissance nominale.

Les deux transformateurs proviennent d'une ancienne radio équipée d'un ELL80 par canal. C'est une lampe d'une puissance relativement faible qui fonctionne le mieux avec une impédance Raa de 10kΩ (impédance de sortie de 8Ω). Le rapport de transformation est de 25:1. Les tests ont montré que l'amplificateur fournit sa puissance maximale avec une résistance de charge de 6Ω. L'impédance primaire idéale est donc de 7.5kΩ.

Le transformateur idéal a donc une impédance optimale de 7.5kΩ et une puissance de 10W. Un transformateur de puissance plus élevée fournit généralement une meilleure qualité sonore (ce sont des transformateurs plus chers), mais ne montez pas au dessus de 25W, car une partie de la puissance disponible est perdue dans le transfo.

Un transformateur qui peut être utilisé est le EI60025F de Piemme, utilisez toujours la sortie 8Ω. Le transformateur a également un branchement ultra linéaire à 35%, juste au milieu de celle d'une tétrode de puissance genre KT77 (20%) et de celle d'une pentode classique du genre EL34 (43%). Le branchement UL ne peut pas être utilisé, car il porte alors la tension de la grille écran à une valeur trop élevée. De plus la contre réaction locale rend le gain de l'ampli trop faible.

Comme transfo haute tension j'utilise un transfo d'isolation 230V vers 115 + 115V (avec prise médiane). Une puissance de 65VA est suffisante pour un ampli stéréo. La tension redressée est normalement de 320VDC, mais la mesure indique 330V, même avec une charge de 40W (la consommation des deux étages). La prise médiane est nécessaire pour avoir la tension correcte des grilles écran. Le fonctionnement en classe A a comme avantage une consommation qui ne varie pas selon la puissance fournie. Le courant est constant, et donc également la tension fournie par l'alimentation.

C'est surtout la tension de la grille écran qui doit être stable, car elle détermine tout autant le point de fonctionnement que celle de la grille de controle. Beaucoup d'amplificateurs qui travaillent en classe AB ont un courant de repos plus élevé que nécessaire pour éviter les variations trop importantes de la tension d'alimentation.

J'ai utilisé un second transfo pour la tension de chauffage des 4 ECL805: 12V 25VA (le transfo fournit en fait 12.5V, ce qui est idéal). La puissance de chauffe est relativement élevée car le tube peut produire un courant cathodique élevé (grosse cathode). Le PCL805 a besoin de 17V sous 300mA. On peut utiliser un transfo de 18V et placer une résistance série de 3.9Ω. Si le transfo fournit une tension plus élevée on peut mettre deux ou 4 filaments en série.

La suite de l'article avec un meilleur transformateur se trouve ici. Comparez les images d'oscilloscope et vous verrez qu'il n'y a plus de tendance à l'oscillation parasite.