Amplificateurs à lampes
Exemples d'amplificateurs Unity Coupled
Unity Coupled

Quelques amplificateurs "unity coupled" où les tubes sont branchés au transformateur de sortie via lanode et la cathode. Les deux bobinages sont bifilaires.
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Après un peu de théorie sur les amplificateurs "unity coupled", voici la pratique avec quelques amplificateurs, pour commencer le McIntosh MC275.

Le premier étage est un étage préamplificateur normal avec une arrivée de la contre réaction sur la cathode. Le tube 12AX7 correspond au ECC83.

Le second étage est un montage long tail qui fournit les deux phases. Les résistances anodiques ont des valeurs différentes pour compenser l'amplification différente. Le 12AU7 correspond au ECC82, un tube avec un sweep élevé, une impédance relativement basse mais un gain assez faible.

Le troisième étage est également un long tail, mais avec des résistances anodiques identiques. Le 12BH7 n'a pas vraiment d'équivalent européen, c'est un tube qui a une basse impédance de sortie et qui peut fournir un courant un peu plus élevé que le ECC82. C'est un tube qui est souvent utilisé comme driver dans les amplificateurs, mais également dans l'étage de puissance des anciens oscilloscopes (déflection électrostatique verticale).

Ce tube est alimenté à partir de la tension alternative au transfo de puissance, car le sweep doit être très élevé avec les montages unity coupled. C'est une variante au montage bootstrap (avec condensateur électrochimique). Le tube recoit une tension légèrement positive sur sa grille de commande.

Le driver à proprement parler est ici un 12AZ7, un tube qui a des caractéristiques comparable à celles du 12BH7. Le tube est utilisé en cathode suiveuse pour attaquer directement les tubes de puissance. L'avantage du branchement direct c'est que le point de fonctionnement ne se déplace pas et que les tubes de puissance peuvent être commandés en classe AB2 avec un courant de grille de commande pendant les pics positifs. Le tube reçoit son alimentation via un bobinage séparé sur le transformateur de sortie pour que la haute tension varie avec le signal à amplifier (la différence de tension entre anode et cathode reste pratiquement constante).

Les tubes de puissance sont des KT88. Le montage est unity coupled avec un bobinage cathodique, un bobinage anodique + grille écran (on voit que les grilles écran recoivent la tension anodique du tube inverse comme dans tous les montages "UC"). Le transfo a également un bobinage pour fournir la tension anodique des drivers. Ce n'est pas un bobinage "primaire" (qui reçoit le signal alternatif) mais un bobinage "secondaire" (qui fournit un signal).

Les sorties A, B et C sont destinées à des haut parleurs 100 et 70V. L'amplificateur peut fournir une puissance de 75W par canal avec un taux de distorsion inférieur à 0.5% de 20Hz et 20kHz et de 250mA à 75W. Le facteur d'amortissement est >22.

Il a été conçu en 1961 et a été fabriqué pendant 10 ans. Les transistors arrivent et la fabrication est stoppée en 1971. Mais la production a repris en 1993 et l'amplificateur en est maintenant à sa 6e génération (avec des leds dans la base des tubes noval).

Un autre circuit fort similaire (pourquoi changer une formule qui gagne?), mais celui-ci pour une puissance de 30W. Il utilise une paire de 6L6.

La seule différence notable réside dans le fait que les triodes de commande sont reliées à la haute tension via le bobinage anodique du transfo (il n'y a donc pas de troisième bobinage).

La haute tension étant moins élevée que dans l'amplificateur précédent, un bobinage supplémentaire alimenté avec une tension séparée n'est pas nécessaire.

Le bobinage cathodique permet ici aussi le branchement de haut parleurs 70 et 100V.

Il y a également une triode double en montage à cathode suiveuse pour attaquer directement les tubes de puissance. C'est un montage propre et simple et la qualité sonore devait être excellente.


Le montage provient du livre de Igor S. Popovich
L'amplificateur Esoteric Audio research PL509 date des années 1980 et utilisait à l'époque des tubes de déflection ligne avec soquet magnoval. Les amplificateurs de conception plus récente utilisent des tubes EL509 à soquet octal.

Nous avons d'abord deux étages d'amplification en tension avec des ECC83 en montage long tail qui fournissent un signal double. C'est une combinaison bizarre avec une triode qui est couplée galvaniquement tandis que l'autre a un condensateur. Le condensateur d'entrée a une valeur correcte pour ne pas lasser passer les fréquences subsoniques.

L'étage d'attaque est également un étage symmétrique, mais comme l'étage de puissance est unity gain, il nécessite une tension de commande très élevée et cela oblige à utiliser un bootstrap: l'alimentation de ces triodes ne provient pas de la haute tension, mais de l'anode du tube de puissance inverse.

L'étage de puissance est branché avec l'anode et la cathode au transformateur de puissance. Il y a également un bobinage pour les grilles écrans, pour que leur tension varie avec la tension de la cathode pour ne pas réduire encore plus le facteur d'amplification. Il semblerait que le concepteur a des problèmes avec son transfo de sortie, car toutes les sorties sont reliées entre elles par des condensateurs. Le couplage entre les différents bobinages est insuffisant, un bobinage bifilaire n'est pas possible à cause des tensions qui sont très élevées entre les différentes sections.

Le transfo a également un bobinage supplémentaire pour l'étage d'attaque. Le but est que la tension sur la cathode varie avec la tension anodique. Pourquoi? parce que l'étage de puissance a besoin d'un sweep très important et que le tube ECC85 est limité à une tension anodique de 300V. Quand la tension sur la cathode varie avec la tension sur l'anode la différence de potentiel n'excède pas les 300V.

Cette mesure produit également une contre réaction positive (cathode et grille en antiphase), mais l'effet du couplage est limité par la résistance de 820Ω entre les deux cathodes.

La grille de commande des tubes de puissance a également un bootstrap via la cathode. C'est possible car la tension sur la cathode est en phase avec celle sur la grille de commande. Ce n'est pas vraiment nécessaire, car la grille a une résistance de fuite de valeur fort élevée (plus élevée que celle de la triode driver).

Nous avons ensuite la contre réaction normale du transfo vers l'entrée de l'ampli (branchements C). La phase sur la cathode et la grille de la triode du premier correspondent, c'est donc une contre réaction négative normale.

L'amplificateur ne peut pas travailler en classe AB2 à cause des deux condensateurs de couplage, mais ce n'est pas nécessaire. les tubes PL509 peuvent fournir un courant important, même avec la tension sur la grille de commande qui reste négative. C'est aussi causé par la tension sur la grille écran très élevée.

Le condensateur de couplage entre le préampli et l'étage d'attaque a une valeur bizarre, ce qui met sa fréquence de coupure dans la bande audio. Cela provoque généralement des déphasages qui peuvent fausser la contre réaction globale. La combinaison de la contre réaction négative et positive fait que l'ampli est peu stable et a nécessité l'ajout de petits condensateurs de 15pF.

L'étage de puissance est surchargé avec une tension de grille écran beaucoup trop élevée, ce qui oblige à avoir une tension sur la grille de controle beaucoup plus négative. Les tubes fonctionnent alors moins linéairement et le sweep nécessaire pour avoir une amplification donnée doit être plus grand. La seule chose qu'on gagne, c'est que le courant anodique peut être plus élevé.

Un tube de rechange est vendu pour la modique somme de 315€, c'est donné.
En fait il s'agit de tubes EL509 au soquet octal fabriqués par JJ Electronic et vendus au prix unitaire de 56€.
Cela se voit au têton anodique qui est absent.
Le rebranding coûte fort cher au consommateur...

Si je vous parle brusquement des tubes de rechange, c'est que les tubes de puissance fonctionnent en delà des limites quand l'ampli fournit 100W. Des rapports d'écoute indiquent que l'ampli à tendance à surchauffer avec destruction du transfo d'alimentation, des tubes de puissance et même du transfo de sortie. On recommande d'utiliser la sortie 4Ω avec des haut parleurs de 8Ω pour limiter la surcharge des tubes.

Les tubes PL519 originaux pouvaient facilement résister à une surcharge (ils sont conçus pour une dissipation de 40W en fonctionnement dans la déflection magnétique (et résistent à une puissance 20% plus élevée en fonctionnement linéaire).

C'est un amplificateur qui me semble trop complexe avec différent ajouts pour arriver à stabiliser l'ampli. En tout cas l'avis des connaisseurs est clair: la qualité sonore n'est pas présente, avec un son beaucoup trop agressif qui n'incite pas à une écoute prolongée. Un amplificateur de sonorisation produit un son plus agréable.

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