Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
807

Le tube 807 est un des tubes les plus connus aux Etats Unis. Il était utilisé dans l'étage de puissance audio, comme modulateur AM (commande via transfo de modulation du courant de plaque) et également comme amplificateur radiofréquences. Le contact anodique sur le haut du tube permet d'utiliser une très haute tension et limite les capacités parasites. Le soquet de ce tube est spécifique, on ne peut donc pas directement le remplacer par un KTxx.
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Le tube 807 est une tétrode à faisceaux dirigés comme pratiquement tous les tubes de puissance américains.

Amplification de puissance audio
Le 807 peut être utilisé comme étage de puissance audio en classe de fonctionnement AB1 et AB2. C'est un des tubes qui est spécialement conçu pour un fonctionnement en classe AB2, donc avec un courant de grille de commande. Le schéma qui est montré plus loin montre la construction spécifique d'un tel ampli.

Les caractéristiques du tube sont linéaires aussi bien avec une tension de grille positive que négative. Ce n'est qu'en fonctionnement en classe AB2 qu'on obtient toute la puissance du tube. En push pull, deux tubes peuvent fournir une puissance de 75W.

Modulateur AM à commande anodique
Le tube est également utilisé dans les petits émetteurs pour assurer la modulation AM via un transformateur qui va modifier la tension anodique du tube de puissance. C'est ce type de modulation qui permet un indice de modulation élevé avec un faible taux de distortion. La modulation par tension de plaque nécessite par contre un signal audio de puissance élevée. La modulation doit fournir 50% de la puissance de l'émetteur pour assurer une modulation suffisante.

Amplificateur radio-fréquences
Le tube peut également être utilisé comme tube de puissance dans un émetteur (fonctionnement en classe C). Le contact anodique par téton permet d'éviter les cours-circuits qui peuvent se produire quand le tube fonctionne en classe C (le tube commande alors un circuit accordé). C'est pour cela que les radio-amateurs préféraient ce type de tube, et en Europe on a utilisé des tubes de déflection ligne (principalement le PL504), qui avaient également un téton anodique.

Le tube est électriquement assez comparable au 6L6, mais résiste mieux aux pics de tension sur l'anode. Le soquet est particulier (5 pins) et n'est pas utilisé par d'autres tubes.

Certains tubes comme le tube 807 développé fin des années 1930 ont reçu de nouvelles applications dans une forme de "value engineering", où on recherche les composants les moins chers possibles pour une fonction donnée. Pour la déflection électromagnétique des téléviseurs, il faut un courant et une tension très élevée, et le tube 807 avec son téton d'anode sur le dessus était le candidat idéal. Quand les télévisions sont apparues sur le marché, on a donc utilisé ce tube au lieu de concevoir un tube de déflection spécifique.


Exemple d'amplificateur

Le circuit à droite montre un amplificateur fonctionnant en classe AB2. Nous avons d'abord un préamplificateur microphonique avec 6J7G suivi d'une triode amplificatrice 6J5G. L'entrée 2 (entrée niveau élevé) coupe l'entrée microphone quand un appareil est branché.

Le premier tube de la partie amplificateur de puissance est un 6SN7GT, une double triode. C'est un tube qui est aussi connu que le ECC83 en Europe, mais le tube a un gain plus faible et une meilleure linéarité. On retrouve actuellement ce même tube dans certains amplificateurs à lampes modernes. La seconde triode est montée en anode commune.

Le second tube est également un 6SN7GT: la première triode est montée en amplificatrice et reçoit la contre réaction sur sa cathode. La seconde triode est le déphaseur en montage paraphase standard. Cette triode fonctionne en amplificatrice -1×, les résistances de 470kΩ et 560kΩ déterminent le facteur d'amplification. Ce rapport est nécessaire pour compenser le facteur d'amplification assez faible de ces triodes.

Pour obtenir un fonctionnement en classe AB2, il faut une source basse impédance. Seule une triode en anode commune peut fournir le courant nécessaire, car la grille de commande devient positive par moment. A ce moment, la grille de commande du 807 agit comme une diode et nécessite un courant de commande plus important. Si la source de commande est à trop haute impédance, le signal de sortie est déformé et la puissance nominale ne peut pas être atteinte.

Alimentation
L'alimentation est assez complexe et est séparée en une partie à courant constant et une partie à courant variable pour éviter les accrochages.

La tension de 240V alimente la partie préamplificateur et le courant est constant (les tubes fonctionnent tous en classe A au milieu de leur caractéristiques). Transfo de 2 × 260V, 20mA.

La tension de 300V est la tension des grilles écran et également la tension anodique des triodes de commande. La tension de la grille écran des 807 est limitée à 300V, une tension plus élevée peut détruire le tube. Le courant ici est variable (17 - 43mA) et dépend de la puissance à fournir. Transfo de 2 × 270V, 90mA

La tension anodique des tubes de puissance est de 500V. Cette tension est également utilisée par le premier étage et le déphaseur paraphase. Le courant peut varier dans de grandes proportions à cause du fonctionnement en classe AB2 (100 - 265mA). Transfo 2 × 600V, 260mA. La stabilisation de la tension est assurée par une self spéciale, une "swinging choke" (remarquez l'absence nécessaire du premier condensateur de filtrage).

Il y a également une tension de -78V pour la polarisation négative des tubes de puissance. La tension peut être ajustée pour les deux tubes de puissance à la fois.

Le dernier schéma montre uniquement la partie amplificatrice de puissance (le même circuit est utilisé dans un autre amplificateur). Il est possible de régler le taux de contre réaction, qui peut varier de 0 à 8dB. Le taux de contre réaction a une influence sur la sensibilité de l'ampli, sur l'amortissement et sur la distorsion: distorsion de 6.9% (contre réaction au minimum) à 3.3% (contre réaction au maximum). Sensibilité de 4V (sans contre réaction) à 10V (contre réaction maximale).

Il y a une tension d'alimentation négative de 78V. La tension d'alimentation du préampli et étage de commande est de 300V. Le courant variable de 17 à 47mA est causé par le courant de la grille écran des tubes de puissance. L'étage de puissance est alimenté en 500V, courant de 100mA à 265mA. La dissipation anodique des étages de puissance est de 25W au repos, c'est déjà la dissipation maximale du tube. Il faut régulièrement vérifier les tensions sur la grille de controle et le courant sur les cathodes pour éviter que les tubes ne soient surchargés.

On voit ici à nouveau la différence entre un ampli à transistors et un ampli à lampes. On ne peut pas dépasser la dissipation maximale d'un transistor, tandis qu'avec des lampes, la dissipation maximale est 'conseillée'.


Fonctionnement en classe B

Les tubes peuvent également être commandés en classe B, c'est une sorte de commande à la fois sur la grille écran et la grille de commande. C'est une classe B2 puisque la grille de commande peut devenir positive. Cette commande nécessite une puissance élevée, fournie ici par un tube 6L6G fonctionnant en amplificateur single ended. Le premier transfo sert de déphaseur. L'utilisation d'un transfo comme déphaseur était utilisé avant la seconde guerre mondiale, où un transfo était moins cher qu'un tube déphaseur, mais ce transfo augmente les distortions.

Ce circuit est utilisé dans les émetteurs radio AM où la qualité sonore ne doit pas être très élevée (modulation par tension de plaque). La puissance audio doit être de 50% de la puissance AM à l'antenne pour avoir un indice de modulation de 100%. Pour un émetteur commercial il faut faire suivre le tube modulateur par un ou plusieurs tubes de forte puissance.


Amplificateur générique

Un amplificateur générique avec une paire de 807 comme étage de puissance. Le préampli se compose d'une pentode 6SJ5, le cathodyne est également un 6SJ5 branché en triode. L'étage de puissance utilise une polarisation par résistance cathodique, ce qui était très courant à l'époque. Le condensateur cathodique a une valeur de 20µF, alors que les amplis modernes utilisent une valeur de 220µF ou plus.

L'amplificateur est construit le plus simplement possible: cela se voit à la polarisation par résistance cathodique, mais également au manque de condensateurs de découplage des autres résistances cathodiques. La contre réaction est prélevée sur l'anode d'une tétrode de puissance, ce qui permet d'éviter le déphasage causé par le transfo.

L'alimentation des étages préampli et des grilles écran est produit par un diviseur de tension qui consomme 90mA (40W perdus en chaleur). C'est un amplificateur américain typique où la puissance est plus importante que la qualité sonore. Il n'est pas recommandé de commander directement de tels tubes de puissance à partir d'un déphaseur cathodyne. La bande passante est fort courbe car le transfo de sortie n'est pas inclus dans la contre réaction.


Amplificateur Geloso 100W

Un schéma d'amplificateur Geloso complet. Geloso était une marque très connue d'amplificateurs et de récepteurs de radio (et en particulier de récepteurs ondes courtes).

Le premier tube 12AX7 (ECC83) est un amplificateur microphonique. Pour réduire les craquement au potentiomètre (et également augmenter le rapport signal/bruit) les potentiomètres sont placés après le tube préamplificateur. Il faut donc une triode par entrée microphonique.

Il y a ensuite une entrée haut niveau et les trois signaux sont mélangés.

Le second tube 12AX7 est utilisé comme préamplificateur (première triode) et comme réglage de la tonalité (seconde triode). Il s'agit d'un vrai réglage Baxandall: on voit que c'est un amplificateur hifi et pas un amplificateur de guitare qui utilise un autre filtre avec "présence".

Nous avons ensuite un tube 12AT7 (ECC81) qui a à la fois un gain en tension et une transconductance élevé. Le premier étage est un comparateur qui compare le signal à l'entrée avec le signal à la sortie (feed back). La seconde triode est utilisée comme déphaseur cathodyne (c'est un peu limite pour commander une paire de tubes 807, l'amplificateur étant conçu pour une puissance de 100W).

L'étage de puissance est classique avec une polarisation négative fixe de la grille de commande (-29V), une grille écran à 300V et une tension anodique de 690V. L'amplificateur est mis en mute par connection de la tension de g2 à -29V (une connection à la masse aurait suffi). Pour obtenir une puissance élevée avec un sweep pas trop important on utilise une tension anodique très élevée, ce qui ne pose pas problème pour les 807 qui ont une connection d'anode sur le dessus.

Il est fait usage de lampes de redressement pour la haute tension et d'un redresseur au sélénium pour la tension de polarisation négative. Les tubes 12AX7 sont également alimentés en continu pour la tension de chauffage pour réduire le ronflement du secteur.

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