Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
EL509

Le schéma complet d'un amplificateur avec ECC83 (préamplificateur et déphaseur), ECC82 (commande de puissance) et EL509 (tubes de sortie).
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Les premiers amplificateurs à lampes que j'ai construit étaient équipés de PL504/PL509/PL519, des tubes qui étaient utilisés dans la déflection horizontale des téléviseurs de l'époque. J'ai utilisé ces tubes, car j'en avais un stock très important, je les ai également utilisés pour des émetteurs AM. Pour une puissance moindre (10W par canal), j'ai également utilisé des PCL86/PCL805.

Ces tubes peuvent facilement être commandés en classe AB2 et fournissent alors un courant important. Une puissance de 40W peut être obtenue avec une paire de PL504 et 100W avec une paire de PL509/PL519 (les deux derniers tubes ont des caractéristiques pratiquement identiques). La tension de grille-écran est gardée à une valeur assez basse (150V). Le courant anodique est de 100mA pour une tension de 250V (PL519).

En comparaison d'un tube EL34 qu'on associe plus aisément avec un amplificateur hifi, les lampes PL509 ont une résistance interne moindre. Le facteur d'amortissement est meilleur, mais peut encore être amélioré par une contre-réaction.

Ampli hifi avec EL509

Après avoir épuisé ma série de tubes de télévision, j'ai du choisir une alternative, sans trop avoir à changer mon circuit de base. Le tube EL509 est également une tétrode à flux dirigé, ses caractéristiques la placent entre un EL34 et PL509.

Le circuite st réalisé "en l'air" avec les composant montés sur des cosses à souder. Le nombre peu élevé de composants ne nécessite pas l'emploi d'un circuit imprimé. De plus la chaleur s'évacue mieux avec des composants montés en l'air. La partie protection (en bas de page) est montée sur une petite plaquette (récupérée de mon ampli précédent).

Le courant anodique est réglé à une valeur plus faible (80mA au lieu de 100mA pour un PL519), mais avec une tension plus élevée (300V) car les deux tubes (EL509 et PL509) ont une dissipation anodique maximale identique. Ici aussi la tension de grille-écran doit être relativement basse (150V), le courant g2 étant limité à moins de 10mA par tube. Tout comme un amplificateur avec des tubes PL519, l'amplificateur avec des EL509 peut fournir 100W, mais je n'utilise pas la puissance maximale du tube, la déformation est alors très faible.

Les caractéristiques du tube EL509 sont décrites ici.

Etage préamplificateur et déphaseur

L'étage préamplificateur est classique, avec une résistance de cathode de basse valeur pour avoir une tension d'anode d'environ 80V, car l'étage déphaseur est branché directement. L'étage combiné amplifie le signal environ 20×. La puissance nominale de 30W est atteinte avec un signal à l'entrée de 500mV effectifs. Avec un signal de 1V effectif on peut atteindre une puissance de 100W, mais avec des déformations plus importantes (surtout l'intermodulation, qui rend le son moins clair). Quand l'ampli passe en classe de fonctionnement AB, il y a des oscillations amorties qui peuvent apparaitre quand une pentode passe en conduction ou est coupée. Le circuit a été conçu pour une puissance de 30W hifi avec moins de 0.1% de distortion harmonique.

La diode sert à protéger l'étage déphaseur lors de la mise sous tension (voir descriptif montage cathodyne/concertina).

La partie haute tension avec les condensateurs et les résistances n'est pas reprise sur la platine audio, mais montée sur des barettes à souder, comme dans les anciens postes de radio. La plaquette principale ne reprend que des coondensateurs de faible valeur pour éviter les oscillations (10µF ou 2.2µF).

Etage de commande et de puissance

Le tube ECC82 (commande) et EL509 (puissance) sont placés dans une boucle de contre-réaction très serrée, ce qui permet une résistance de sortie très basse. L'amplification des deux étages est limitée à 27×. Les distortions qui se produisent principalement dans les étages de puissance sont extrèmement réduites.

Pourquoi j'utilise un tube ECC83 comme préamplificateur et un ECC82 comme étage de commande est décrit sur les autres pages.

La contre-réaction locale va de l'anode du tube de puissance à la cathode du tube de commande correspondant. Il y a également un petit condensateur de 10pF entre les deux anodes pour bloquer les oscillations parasites haute fréquence qui peuvent apparaitre avec la contre-réaction globale. Ce petit condensateur limite la bande passante et empèche l'amplificateur d'amplifier des fréquences élevées où la phase correcte entre l'entrée et la sortie n'est plus garantie. L'apparition d'oscillations parasites peut avoir de nombreuses causes et le plus simple pour les éliminer c'est l'utilisation de ces petits condensateurs.

Les tubes de puissance reçoivent une polarisation négative individuelle, à régler pour avoir une dissipation de plaque de 30W maximum. On est ainsi en dessous de la limite de 35W.

Contre-réaction globale et transformateur de sortie

La contre-réaction globale est limitée, une contre-réaction trop importante rend le son moins musical. Si on obtient un signal de 10V en sortie sans contre-réaction, il faut un signal de 3V avec la contre-réaction enclenchée. On est bien en dessous de la limite où le son devient desagréable à cause d'une contre-réaction trop forte. L'influence de la contre-réaction globale est limitée en comparaison de la contre-réaction locale.

L'amplificateur nécessite un transformateur de sortie de 2.2kΩ. Ce n'est pas le même transfo que pour une série de EL34 qui nécessitent un transfo de 3.5kΩ, mais si nécessaire on peut adapter le point de fonctionnement des EL509 pour obtenir une impédance plus élevée (tension d'alimentation de 380V et courant de plaque de 60mA). Les bonnes caractéristiques du EL509 se perdent un peu dans un tel montage: le tube EL509 est une pentode à flux dirigé qui nécessite un courant de plaque minimal pour créer la grille d'arrêt virtuelle.

La qualité sonore est très bonne, l'amplificateur est musical et précis, équilibré dans les basses et les hautes fréquences. L'amplificateur est commandé pratiquement en classe A avec une puissance de 30W per canal. L'amplificateur passe graduellement en classe AB à partir de cette puissance avec une légère augmentation des distortions.

Mon amplificateur précédent a été construit pour produire la puissance la plus élevée possible (j'étais jeune, alors). J'avais des transformateurs ultra-linéaires que j'ai branché en mode pentode pour obtenir le maximum de puissance. Et maintenant que je veux construire un ampli avec des caractéristiques hifi, je me rend compte que je n'ai plus les transfos UL.

Alimentation haute tension

L'alimentation haute tension est simple avec un redresseur et un interrupteur de stand by avec en parallèle une résistance de 100kΩ. Il y a un petit courant qui circule ce qui permet à l'amplificateur de travailler à très basse puissance. La tension relativement basse permet aux condensateurs électrolytiques de se reformer.

En série avec l'interrupteur de stand by il y a de relais de protection qui ne va enclencher la haute tension que si la tension de polarisation négative est présente. Cela permet de protéger les tubes de puissance d'un courant trop important. Les contacts du relais ne sont pas repris sur le schéma, ils sont en série avec l'interrupteur de mute. Les tubes sont protégés par deux fusibles de 250mA (un par canal).

Il n'y a pas dé résistances de puissance ni de condensateurs électrolytiques de l'alimentation sur les deux plaquettes (circuits imprimés). Les fils d'alimentation sont découplés sur les circuits imprimés par des condensateurs de faible valeur pour éliminer les oscillations.

Tension de chauffage

Le bobinage de la tension de chauffage permet d'obtenir la tension negative via un tripleur. La tension négative est réglé individuellement par tube. Quand la tension négative est présente, la diode zener entre en conduction quand le condensateur est suffisamment chargé (au bout de 30 secondes). Les transistors amplifient la tension et commandent le relais. Quand la tension négative n'est plus suffisante, le relais n'est plus excité et la haute tension est fortement réduite.

L'alimentation a été prévue pour un autre amplificateur (avec un tube préamplificateur EF86), cette partie n'est pas nécessaire (garder la partie +7V!). La tension des ECC82 et EL509 ne doit pas être redressée et filtrée.

Le premier transistor est un BC548C, le second transistor un BC558C qui amplifie le faible courant. Le relais est commandé par un BC140. Le choix des transistors n'est pas critique, le second transistor (PNP) doit avoir un facteur d'amplification élevé (> 100) et le troisième transistor doit pouvoir fournir au minimum 100mA pour le relais.

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