Avantages et inconvénients

Mais ils nécessitent un transfo de sortie adapté. Un transfo bon marché ou de récupération (dont on ne connait pas les caractéristiques) ne permetra pas de réaliser un ampli haut de gamme. Mais un amplificateur single ended a besoin d'un transfo encore plus cher (plus complexe à réaliser car il faut un entrefer et nécessite plus de fer pour éviter la saturation).

Pour un fonctionnement optimal, il nécessite des tubes de puissance pairés (ou un réglage indépendant du courant de repos de chaque tube).

Si vous voulez vous lancer dans la construction d'un ampli à lampes bon marché, ce n'est pas le chemin le plus recommandé, car le prix d'un bon transfo push pull est élevé. Dans ce cas, je vous recommanderais le montage push pull série ou SRPP qui utilise également deux triodes (ECC83) et deux tubes de puissance par canal (par exemple EL84), mais ne nécessite pas de transfo push pull adapté. Le montage SRPP se contente d'un transfo de ligne de sonorisation 100V bon marché et bien standardisé. Ce montage est plus stable qu'un push pull classique et ne nécessite pas de tubes pairés. La qualité sonore est bonne, même sans contre réaction.

Images d'oscilloscope

• Le signal d'entrée avec une amplitude de 3V tt (1V rms), c'est la tension maximale avant que l'ampli ne sature. La fréquence est de 100Hz.

• Le signal de sortie de 30V tt (10V rms). La résistance fictive a une valeur de 7.5Ω ce qui nous donne une puissance continue de 13.5W.

• Le signal sur une des résistances cathodiques de 1Ω (montage à polarisation de grille négative)

La tension maximale sur la résistance est de 64mV, ce qui correspond à un courant de 64mA par tube. La haute tension est de 325V, mais la dissipation anodique n'est pas de 20.8W (c'est la dissipation maximale en pointe). Chaque tube n'est en conduction que pendant la moitié du temps et quand un tube est en conduction sa tension anodique diminue.

La seconde image nous montre à nouveau le signal à l'entrée (réduit ici à 1.8V tt), mais ici on voit le courant dans les deux cathodes. On voit bien qu'un tube entre en conduction quand l'autre est coupé. Le passage d'un tube à l'autre s'effectue sans accroc et ne s'entend pas du tout.

Ce que l'on voit par contre, c'est qu'un des tubes a une tension cathodique plus élevée que l'autre parce qu'il est moins usé que l'autre. C'est pour cette raison que l'on dit d'utiliser des tubes pairés dans l'étage de puissance d'un ampli.

Le problème ne peut pas être réduit en modifiant la tension de polarisation au repos: les deux tubes peuvent fournir sans problème un courant de 6mA. Un des tubes a une émission réduite, ce qui limite le courant maximal qu'il peut fournir.

Une différence de 10%-15% ne se remarque pas à l'écoute. Les distorsions augmentent par contre avant que la puissance nominale ne soit atteinte. Une telle condition ne peut être détectée qu'avec un oscilloscope. Quand on le remarque à l'écoute normale, c'est que l'émission d'un tube a chuté de plus de 30%.

Un amplificateur qui utilise une polarisation par résistances cathodiques peut compenser ce défaut dans une certaine limite si l'ampli utilise une résistance cathodique par tube (découplée par un electrochimique de valeur suffisante). Une polarisation par résistances cathodiques implique un fonctionnement en classe A et un rendement moindre.

La troisième image nous montre l'apparition de la distorsion de croisement à puissance maximale (tension 9.17V, résistance de charge de 4Ω puissance de 21W). Aussi bizarre que cale puisse paraitre, dans les amplificateurs à lampes la distorsion de croisement est la plus importante à puissance élevée.

La raison est simple à expliquer. Quand l'ampli débite une puissance élevée, il tire également un courant plus élevé. La haute tension (ainsi que la tension de la grille écran) diminuent. La grille écran d'une pentode (et surtout d'une tétrode à faisceaux dirigés) se comporte comme une seconde grille de controle. Quand la tension sur la grille écran diminue, c'est comme si la grille de controle devenait plus négative.

La solution la plus simple, c'est d'augmenter le courant de repos pour qu'il n'y ait pas de distorsion de croisement à puissance élevée. Mais il y a une solution plus élégante, notament stabiliser la tension de la grille écran ou encore mieux, la faire augmenter légèrement quand la haute tension diminue, ce qui nous donne un ampli avec une dynamique très étendue.

Un amplificateur peut facilement être adapté en ajoutant un circuit correcteur de tension. ON peut alors diminuer le courant de repos des tubes de puissance (l'amplificateur ne deviendra plus aussi chaud) tandis que la puissance sera plus élevée et les distorsions moindre.

Les couleurs ne sont pas identiques par rapport aux images précédentes:

• cyan: signal à l'entrée
• magenta: signal en sortie sous 8Ω
• geel: tension sur la résistance cathodique de 1Ω

Nous avons d'abord un signal à l'entrée de 5Vpp, donc 1.77Vrms, pour une puissance de 390mW. Cela semble très peu, mais de la musique d'ambiance ne demande pas une puissance plus élevée.

Les deux tubes de puissance restent en permanence en conduction, avec un courant maximal de 22mA et un courant minimal de 6mA (le courant de repos des étages de puissance est de 10mA). Le courant dans chaque tube est un sinus, ce qui démontre que le courant dans les deux tubes augmente et diminue de façon totalement symmétrique.

Nous avons une tension de 7Vpp, 2.5Vrms, 750mW sur la seconde image. C'est une puissance moyenne quand on écoute normalement la musique. On retrouve souvent l'expression c'est le premier watt qui compte pour indiquer qu'un ampli travaille principalement avec une puissance de 1W.

Les deux tubes de puissance sont en permanence en conduction, mais on apperçoit une légère déformation du courant cathodique. Le courant maximal est de 24mA et le courant minimal de 4mA. Le courant cathodique à la forme qu'aurait le courant d'un ampli produisant beaucoup de distorsions harmoniques paires, mais elles sont éliminée par la construction symmétrique de l'ampli.

Nous avons ensuite une puissance de 3.5W, cétait la puissance maximale d'une ancienne radio à lampes (avec un EL84). Le son est fort: c'est la puissance qui est normalement nécessaire dans les passages les plus forts de la musique.

On remarque que le courant cathodique prend de plus en plus la forme d'un demi-sinus, sauf que le passage est graduel. Le tube n'est jamais totalement bloqué, il y a toujours un courant de 2mA qui ciorcule dans le tube bloqué.

Nous atteignons ici la puissance maximale de l'ampli (20W). Le sinus en sortie n'est aucunement déformé, la distorsion mesurée est inférieure à 0.5%. C'est une puissance qui n'est normalement pas nécessaire, mais pour reproduire correctement des pics d'intensité, il faut que l'ampli puisse fournir une telle puissance. Un ampli qui fournit 20W ne sonne pas beaucoup plus fort qu'un ampli qui fournit 3.5W à cause de l'échelle logaritmique de notre oreille.

La forme en demi-sinus est bien visible, mais il n'y a pas de passage brusque de la conduction vers le bloquage. Le courant anodique est par contre nul pendant une petite partie du sinus.

Sur la dernière page nous montrons les courbes de fonctionnement des pentodes (et des tétrodes) dans un ampli single ended et push pull fonctionnant en classe A et AB.