Amplificateurs à tubes
Schémas de Menno van der Veen
Menno van der Veen

Cette page reprend quelques schémas qu'à publié Menno van der Veen, un ingénieur néerlandais qui s'est spécialisé dans la réalisation de transformateurs toroïdes.
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Premier schéma

Ce schéma, ainsi que tous les schémas suivants, sont conçus pour un signal au niveau AUX ou CD, un niveau plus élevé que les amplificateurs à lampes classiques. Le préamplificateur se compose d'une triode ECC82 et la seconde triode du tube est utilisée comme déphaseur (montage concertina).

Le circuit utilise 4 EL34 par canal pour obtenir plus de puissance. Le schéma ne permet qu'un fonctionnement en classe A, le montage concertina n'est pas en mesure de commander les tubes de puissance jusqu'en classe AB. Le montage concertina produit des déformations très importantes si l'impédance de l'étage de puissance change trop, ce qui est le cas en classe AB.

Il est possible de passer d'un mode de fonctionnement pentode (puissance élevée et bon son) au mode ultra-linéaire (puissance relativement élevée et très bon son) jusqu'au mode triode (puissance moyenne et son excellent). Comme les tubes de puissance fonctionnent en classe A, la qualité est très élevée et une contre-réaction n'est pas nécessaire. Elle peut être ajoutée par après si vous le voulez.

La polarisation des étages de puissance est effectuée par une tension négative fixe (NVG). La tension est adaptée à chaque tube individuellement pour que chaque tube débite un courant identique (50 à 60mA, ce qui correspond à une tension de 500 à 600mV sur les résistance de cathode).

Le circuit utilise un condendateur de découplage de valeur trop importante dans le préamplificateur. Une valeur de 47 à 100µF est recommandée. Cela permet de réduire les fréquences subsoniques et cela réduit considérablement l'intermodulation.

La bande passante peut également être limitée dans les fréquences élevées, je le fait dans certains me mes circuits en plaçant un petit condensateur de quelques pF entre l'anode de chaque tube de puissance et l'anode ou la cathode du tube précédent (ici le condensateur peut être placé entre anode et grille de commande de chaque tube de puissance. La valeur est déterminée en envoyant un signal carré de faible amplitude dans l'ampli et en controlant que les coins sont bien arrondis à 20kHz. N'utilisez pas les haut-parleurs comme charge, mais une résistance de puissance!

Menno van der Veen semble avoir fait l'invention du siècle quand il parle des petits condensateurs branchés au secondaire du transfo d'alimentation. Les diodes passent brusquement en conduction et cela produit des parasites qui se propagent à tout l'amplificateur. On entend un bruit de crécelle quand on écoute attentivement. Les condensateurs éliminent ces parasites à la commutation. Il est surprenant que Menno van der Veen parle de ces condensateurs sur plusieurs pages, mais ne les utilise pas en pratique dans ses schémas. Il s'agit de petits condensateurs d'une valeur de 10 à 100nF a placer entre chaque fil de bobinage secondaire et la masse, 10nF pour la haute tension et 100nF pour la tension de chauffage.

Second schéma

Le tube 6N1P peut être remplacé par un E88CC (la version profesionelle du ECC88). Le circuit déphaseur est construit différement, il s'agit d'un montage paraphase. Une partie du signal de la phase positive est envoyée à la seconde triode et fournit la phase négative. Cela fonctionne comme un ampli opérationnel avec un gain de -1×. Le gain est déterminé par le rapport entre deux résistances et dépend donc un peu moins de l'amplification du tube, qui peut varier au fil du temps (refaire le réglage au bout de 10h de fonctionnement).

J'aime bien le pricipe de l'auto-bias, où la polarisation des tubes de puissance varie avec l'amplitude du signal. L'amplificateur travaille en classe A pour les signaux faibles et passe en classe AB pour les signaux forts. On peut ainsi obtenir une puissance relativement élevée et une déformation très faible.

Il faut utiliser des tubes pairés quand on utilise un tel montage. Quand tu achètes des tubes sur l'internet, il arrive que les tubes ne sont pas suffisamment identiques. Les deux tubes doivent fournir un courant de repos de 69mA (à mesurer sur les résistances de 10Ω). Il est aisé d'ajouter une petite tension négative en doublant le 6.3V et en le redressant. On obtient ainsi -16V, ce qui est amplement suffisant pour compenser une inégalité.

La tension négative doit être appliquée via une résistance de 1MΩ au point R9/R10 ou R14/R16 du tube qui fournit le courant le plus important. La tension négative doit être réglée avec un trimmer de 100k (entre le -16V et la masse) pour que la tension sur la cathode de B2 corresponde à celle sur la cathode de B3. Quand on réduit le courant dans un tube, on augmente automatiquement le courant dans l'autre tube.

Cet amplificateur peut fournir une puissance de 30W avec une haute tension de 380V. Au lieu d'un EL34 on peut également utiliser un EL34-S, c'est l'équivalent américain de la pentode EL34. Il s'agit d'une tétrode à flux dirigé, elle fournit une puissance légèrement supérieure. D'autres types de tubes peuvent également être utilisés à condition d'adapter la résistance de cathode.

Troisième circuit

C'est le circuit que je préfère. Il n'utilise pas l'étage déphaseur pour commander directement les tubes de puissance, mais utilise un étage de commande. L'étage de commande fait partie d'une boucle de contre-réaction locale qui agit là où la distortion est la plus élevée: l'étage de commande et l'étage final. La contre-réaction permet d'améliorer le facteur d'amortissement, un problème présent avec les autres amplificateurs. Certains haut parleurs produisent un son mal défini si on utilise un amplificateur qui n'a pas un facteur d'amortissement suffisamment élevé.

Cet amplificateur peut fournir 100W (courant de cathode de 45mA au repos avec une tension d'anode de 450V). A cause de la haute tension d'alimentation (et du courant de plaque plus bas pour ne pas dépasser les caractéristiques des tubes) le facteur d'amortissement est très mauvais sans contre-réaction, même avec deux tubes en parallèle. Il faut une contre-réaction locale pour avoir un taux d'amortissement acceptable.

On peut éliminer la contre-réactin globale (enlever R31), mais alors il faut réduire C7/C10 à 10pF. La valeur de 82pF qui est relativement élevée est nécessaire pour bloquer les oscillations parasites quand on utilise une contre-réaction.

La contre-réaction locale est également trop compliquée à mon goût. J'utilise un seul condensateur électrolytique de 1µF avec la résistance, et un condensateur de 47pF en parallèle sur le tout.

La qualité des composants dans la boucle de contre-réaction est tout aussi importante que celle dans le chemin du signal. En placant le petit condensateur de 47pF en parallèle sur le condensateur électrolytique, on réduit le moins bon fonctionnement de l'électrolytique aux fréquences élevée. J'ai finalement remplacé l'électrolytique par un condensateur non-polarisé de 630V. Le condensateur de 47pF doit être conçu pour 1000V.

En montage pentode, le petit condensateur doit avoir une capacité de 10 à 47pF (sans contre-réaction) ou 47 à 82pF (avec contre-réaction). En remplacant le transformateur par un transformateur qui permet un montage ultra-linéaire, on peut encore améliorer le facteur d'amortissement (mais avec une réduction de la puissance de 10% environ).

Si on veut utiliser des tube de puissance ligne (genre PL504, PL509, PL519), il faut réduire la tension de la grille-écran à 250V au maximum. La tension d'anode étant limitée par la dissipation anodique maximale des tubes.

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