Amplificateurs à lampes
L'étage de puissance
PCL86

La lampe PCL86 a été conçue spécifiquement pour des applications audio, aussi bien dans les téléviseurs (PCL86) en montage single ended que dans les petits amplificateurs (ECL86) en montage push pull. Cette lampe peut facilement être utilisée, car les schémas foissonnet sur le net.
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C'est le même schéma qui a été utilisé pour l'amplificateur single ended avec PCL805, la valeurs des composants à simplement été adaptée aux caractéristiques de la lampe.

La triode a un facteur d'amplification très élevé (c'est une demie ECC83), nous avons donc adapté la valeur de la résistance anodique qui passe de 68kΩ à 100kΩ. La triode a ici un facteur d'amplification de 40×. La triode fonctionne le mieux avec une tension anodique élevée, nous n'avons pas modifié la résistance cathodique.

La pentode est ici aussi une tétrode, mais pas de la même classe que celle d'une PCL805: le bobinage de la grille écran est plus lâche que celui de la grille de controle. La grille de controle a un pas très serré pour avoir un facteur d'amplification élevé, tandis que la grille écran a un pas normal. La différence de construction entre les lampes PCL805 et PCL86 est bien visible sur cette page où les deux lampes sont démontées.

La tétrode a un facteur d'amplification plus élevé et la tension cathodique est donc moindre. Nous avons réduit la valeur de la résistance cathodique de 390Ω à 120Ω.

Dans tous les schémas que j'ai consulté il faut faire travailler la lampe avec une tension de grille écran élevée, autrement l'amplification en courant est trop faible. Les datasheets recommandent 250V. C'est en fait détruire la lampe à feu doux, car avec cette tension le courant dans la grille écran est trop élevé (et donc également la dissipation). J'utilise une résistance de 10kΩ pour limiter le courant, qui reste malgré tout élevé.

La tension de la grille écran ne change pas beaucoup selon la puissance audio à produire (188 à 199V), tandis que la tension de la grille de la PCL805 va de 132 à 178V (avec une résistance série de 47kΩ). Le courant de la grille écran reste élevé car la grille ne se trouve pas dans l'ombre de la grille de controle et absorbe beaucoup d'électrons.

Je n'ai pas remarqué d'oscillations parasites malgré le facteur d'amplification élevé de la triode et de la tétrode (et ma construction avec des fils volants pas trop soigneuse). Ici aussi on peut ajouter si nécessaire un petit condensateur de 100pF entre la masse et l'anode de la triode si c'est nécessaire.

Le signal en sortie est de 4.59V effectif, ce qui nous donne une puissance de 2.10W sous 10Ω (qui est la résistance optimale). Cette lampe produit donc une puissance moindre que la PCL805 (2.16W) dans un montage pratiquement identique. Ces 60mW ne font pas une grande différence, mais cela confirme ce que je savais déjà: la PCL805 est une bien meilleure lampe!

La reproduction d'un signal sinusoidal est parfaite, c'est causé entre autre par la contre réaction assez forte de 23dB (la triode et la tétrode ont toutes deux un gain élevé). La contre réaction peut être réduite pour avoir une sensibilité normale de 750mV (remplacez la résistance de 3.3kΩ par une de 6.8kΩ). Le circuit avec PCL805 a également un gain élevé de 16dB, tandis que 10dB est la valeur recommandée.

La reproduction d'un signal carré est également très bonne, les petites oscillations amorties sont normales et n'ont aucune influence sur le fonctionnement normal de l'ampli. Des flancs aussi raides n'apparaissent pas dans la musique et il ne faut pas en faire un drame ni tuer son voisin si on voit de telles oscillations amorties. Les oscillations sont symmétriques, ce qui est un bon signe: elles sont produites par le transfo et non pas par l'ampli même.

Test à 300V

J'ai également fait le test à 300V et nous arrivons maintenant à une puissance de 3W (toujours avec d < 0.1%). C'est toujours moins que ce qu'une PCL805 peut fournir (3.1W). Si la puissance est si faible en comparaison de ce qu'indique les datasheets, c'est que je limite la puissance pour avoir une distorsion de moins de 0.1%, tandis que les datasheets mesurent la puissance a d = 10%.

La dissipation anodique passe de 6.73W (safe car en dessous de 8W) à 10.2W, ce qui est trop. Il faudrait un peu augmenter la résistance cathodique si on fait travailler la lampe à 300V (120Ω ---> 150Ω).

Le probleme de la lampe PCL86 c'est en fait sa grille écran qui absorbe trop d'électrons. Le courant de grille écran est élevé par rapport au courant anodique (6mA pour 30mA). La dissipation est acceptable sous 250V (1.15W) mais trop élevée sous 300V (2.2W) alors que le maximum admissible est de 1.5W. Donc absolument augmenter la résistance cathodique!

On peut facilement voir une anode rouge et couper l'ampli avent qu'il n'y ait des dégats, mais on ne voit pas le rougeoiement de la grille écran. Ce qu'on voit à travers l'ouverture de l'anode, c'est la cathode et on ne voit pas les souffrances de la grille écran.

Une puissance dissipée sur la grille écran trop élevée est funeste à terme, car les fils vont s'affaisser et peuvent faire contact avec la grille de commande ou la grille suppresseuse.

Montage ultra linéaire

Et ici aussi on va tenter le montage ultra linéaire, ce n'est qu'une petite opération. Le test est effectué à 250V. Nous voulons utiliser le courant de grille écran, 20% du courant qui passe dans la lampe se perd via la sortie de secours. Et le pourcentage de 33% devrait être mieux adapté à une tétrode qui n'est pas une vraie tétrode ni une vraie pentode.

La tension cathodique passe de 4.7V à 5.8V, causé par la tension de grille écran plus élevée. La tension de sortie passe à 4.18V, donc 1.75W de puissance fournie (réduction de la puissance par rapport au montage pentode), alors que le courant dans la tétrode est plus élevé.

Nous avons ici aussi une impédance de sortie plus basse et la puissance de sortie à 5Ω passe de 1.72W (pentode) à 1.99W (UL), mais la puissance reste inférieure à un montage pentode classique.

La dissipation dans la lampe est également plus élevée (11W) et nous pouvons donc ici aussi abandonner le montage ultra linéaire.

Et nous terminons ici ce petit test comparatif de trois lampes utilisées dans un ampli single ended.

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