Amplificateurs à tubes
Montage Simplex - Stereoplex
Simplex

Tout comme avec le montage SIPP on tente ici de réduire le nombre de composants pour réaliser un amplificateur stéréo en montage push pull.
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Nous sommes dans les années 1950, le début des "Trentes glorieuses". Les pays tentent de se sortir des suites de la seconde guerre mondiale. On tente d'oublier la guerre. Les tourne-disques sont de plus en plus présent sur le marché. Les programmes radio sont toujours monophoniques (et le resteront toujours sur la gamme des grandes ondes). Certains pays ont du mal à se sortir de la crise, en particulier l'Angleterre. Un amplificateur stéréo est trop cher.

Aux Etats Unis, c'es CBS qui a lancé le système (appellé stereoplex). CBS, c'est la firme qui a également lancé la télévion à trames couleurs séquentielles.

Mais il est possible de fabriquer un amplificateur tourne disque stéréo en montage push pull avec la moitié des tubes qui sont normalement nécessaires. Là cela devient interessant! Le montage est appellé "Simplex", mais on trouve également la dénomination "Stéréoplex".

Les tourne disques ont un pick up à cristal qui fournit une tension de 500mV, un étage de préamplification n'est donc pas nécessaire. Il est par contre important que le signal de gauche (ou de droite) soit inversé. Les pick ups avec masse commune ne peuvent pas être utilisés, il faut un élément avec 4 fils. Le branchement du haut parleur correspondant doit également être inversé.

Lors de la reproduction d'un disque mono, les deux éléments produisent un signal de même amplitude, mais de phase inversée. Les deux canaux sont donc commandés en anti-phase et fournissent un signal push pull classique. A la sortie nous avons un signal mono.

Même avec un signal stéréo, la plus grande partie du signal est mono. L'amplificateur fonctionne alors en mode push pull qui permet une plus grande puissance.

Le second transfo n'est parcouru que par un courant constant (en cas de programme mono): quand le courant augmente dans un tube, il diminue dans l'autre tube, c'est le principe de l'amplificateur push pull. C'est la raison pour laquelle l'étage de puissance doit nécessairement travailler en classe A avec un montage simplex.

Si nous appliquons un signal mono, par exemple sur l'entrée L, nous avons une variation de courant dans un tube (L), mais le courant reste constant dans l'autre tube (le second tube ne reçoit rien à amplifier). Le signal dans T1 est de L/2. Par contre, il y a maintenant un courant variable qui circule dans le second transfo. Le couplage est tel que la sortie du haut parleur L reçoit le signal 1/2L + 1/2L = 1L tandis que la sortie R reçoit 1/2L - 1/2L = 0

Bien que le second transformateur ne fait que coupler la différence gauche-droite, il ne peut pas être plus petit que le transfo push pull, car il est parcouru par le courant des deux tubes. Le transfo doit avoir un entrefer comme un transfo pour ampli single ended et doit avoir assez de fer pour ne pas entrer trop rapidement en saturation.

Premier schéma

Le schéma à droite (un peu plus bas) est un circuit simplex complet équipé de deux tubes ECL82 (6BM8 pour le marché américain). Un montage push pull fournit 10W en classe A et 12W en classe AB (mais ce mode de fonctionnement n'est pas autorisé dans un montage simplex). On se rend bien compte de la simplicité du montage: on a la stéréo et un montage push pull!

L'amplificateur complet (triode + pentode) a un gain important (µ triode = 70), ce qui nous permet d'ajouter une double contre-réaction.

Le tube ECL82 est un des premiers tubes combinés avec une triode et une pentode de puissance. Ce tube remplace le ECL80 qui était trop faible pour une application audio (et la cathode combinée n'aidait pas les choses). Ce tube a également été utilisé pour l'étage de déflection ligne, puis on a produit deux tubes séparés de puissance plus élevée: PLC86/ECL86 pour l'audio et PLC85 pour la déflection verticale.

Second schéma

Il existe également une version américaine du montage qui est présentée dans le numéro de septembre 1959 d'Electronic World ("amplificateur stéréo au prix le plus bas").

La version américaine utilise des tubes 50FY8 qui ont une tension de chauffage de 50V et une diode au silicium pour le redressement. Le montage peut ainsi se passer de transfo d'alimentation (le gros boitier à l'arrière c'est une self-induction). Ces tubes sont conçus pour une tension d'anode de 150V.

La contre-réaction a été remplacée par un controle de tonalité: il n'est pas possible d'avoir les deux.

Avantages et inconvénients

Quel est l'avantage de ce montage par rapport à un amplificateur stéréo qui utilise deux étages single ended? Pour les signaux mono qui ont la plus grande amplitude, le montage travaille en configuration push pull et peut produire plus de puissance avec moins de déformations. Un amplificateur simplex avec deux ECL82 peut fournir 2 × 5W, tandis qu'un amplificateur single ended peut fournir 2 × 3W avec la même distortion. Le tube ECL82 est une tétrode à flux dirigé qui se sent plus à l'aise dans un montage push pull.

Le montage a malgré tout des inconvénients::

  • Il faut utiliser une tête de pick up adaptée avec tous les fils qui sont disponibles (pour pouvoir inverser une phase).
  • Le montage simplex ne peut pas être utilisé comme tel avec des postes de radio stéréo, il faut ajouter un étage déphaseur.
  • La séparation des canaux n'est pas très bonne, environ 25dB (mais c'était très bien à l'époque)
  • La réduction du ronflement 50Hz n'est pas aussi bonne qu'avec un vrai montage push pull et il faut des condensateurs de filtrage de valeur double par rapport à un vrai montage push pull.
  • Le montage simplex doit fonctionner en classe A et le point de fonctionnement ne peut pas se déplacer. Le rendement n'est donc pas très bon.
La phase doit à nouveau être mise dans le bon sens à la sortie de l'amplificateur.

Les deux transfos d'un ampli single ended peuvent être remplacés par un seul transfo push pull qui ne doit pas être plus grand, car les champs magnétiques des deux tubes s'annullent (il n'y a donc pas de champ magnétique constant). Le transformateur de différence peut également être petit, car il ne transmet que la différence du signal. Par contre il est parcouru par le courant additionné des deux tubes.

Le système fonctionne bien, car les basses (qui ont la plus grande amplitude) ne sont pas différentiées gauche-droite: l'ampli fonctionne alors en push pull. Par contre un signal sur l'entrée gauche ou droite est traité comme s'il s'agissait d'un ampli single ended.


Quelles sont les caractéristiques d'un amplificateur
simplex/stereoplex?
J'ai fait l'essai avec une paire de tubes PCL86. Deux tubes suffisent à réaliser un ampli stéréo push pull complet.

On a également construit une radio avec amplificateur simplex. Il faut une triode supplémentaire pour faire le déphasage du signal radio. Cette combinaison ne dispose pas encore de tuner FM stéréo, il n'y avait pas encore d'émissions radio en stéréo. Tout cela nous semble actuellement tellement dépassé, mais a cette époque les gens trouvaient que la FM (mono) était le summum de la fidélité.

Les tubes de l'appareil sont les suivants:

  • ECC85 (étage FM: ampli et oscillateur),
  • ECH81 (étage AM: mélangeur et oscillateuret 1er étage moyenne fréquence FM),
  • EF89 (moyenne fréquence),
  • EABC80 (détection AM et FM, la triode est utilisée comme déphaseuse),
  • 2 X ECC83 (préampli et tonalité),
  • 2 X EL84 (étage de puissance).
Le code couleur est le code utilisé dans tous les schémas de radios

Quand le signal est mono (signal de radio ou disque mono), l'appareil se comporte comme un ampli push pull avec ses avantages (meilleure qualité sonore). Il faut évidemment que le potentiomètre de volume soit de bonne qualité. Le réglage de la balance est en fait un trimmer pour compenser l'effet de l'étage déphaseur.

Il s'agit d'une radio assez classique pour l'époque, mais avec la triode EABC80 qui est utilisée comme étage déphaseur. Le condensateur électrolytique a une valeur de 100µF, alors que les appareils push pull mono ont assez avec 50µF. Le controle de la tonalité est complet et nécessite une double triode supplémentaire.

Il y a une contre réaction des deux sorties pour haut parleur vers les cathodes des triodes correspondantes. Cette contre réaction permet d'améliorer le fonctionnement du circuit.

Le dernier amplificateur est une version différente du montage simplex/stereoplex, il est conçu pour une installation avec un haut parleur central et deux petits haut parleurs pour les mids/aigues (en stéréo).

On remarque directement la présence du transfo push pull qui ne sert que pour les basses (les deux petits condensateurs de 0.1µF cours-circuitent les fréquences élevées). L'amplificateur travaille en single ended pour les fréquences élevées, qui reçoivent également le signal stéréo. Les fréquences moyennes et élevées ne nécessitent pas beaucoup de puissance (un circuit single ended suffit) mais contiennent l'information stéréo.

Ce dernier amplificateur est décrit en détail sur la page du tube EL95. C'est un ampli qui fournit malgré tout un signal de qualité et les tubes EL95 peuvent être remplacés par des EL90 (plus puissants mais même soquet) ou EL84 plus connus.

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