Amplificateurs à tubes
Commande sur la grille-écran
Super triode

Quelques exemples de schémas de montages "super triode" single ended (non push pull)
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Super triode single ended

Principe de base
Dans ce premier exemple, l'étage de commande est réalisé avec un tube EL84. La pentode est connectée en triode avec anode commune (montage à anode commune ou cathode suiveuse). Il y a un courant maximal de 35mA dans le tube (25mA pour la résistance de cathode et 10mA dans g2). Le tube EL84 a une dissipation d'anode de 5W et fonctionne donc nettement en deça de ses limites.

Le montage en super triode est caractérisé par un son très pur, car l'intermodulation est pratiquement éliminée. L'intermodulation, c'est la déformation qui rend le son "soupe trop cuite".

Le tube de sortie est un PL509. La puissance sonore est limitée à 8 à 10W (on peut obtenir 13W avec une tension d'alimentation de 500V). L'impédance primaire du transfo est de 1.75kΩ (2.2kΩ en 500V).

Il faut un filtrage particulièrement poussé de la tension d'alimentation dans les montages single ended avec au moins deux condensateurs de 220µF en parallèle. Contrairement au montage push pull, l'alimentation doit toujours fournir le courant maximal. Un mauvais filtrage s'entend dans les silences, car les défauts ne sont pas éliminés par la construction symmétrique d'un ampli push pull.

Le second schéma est plus abouti et nous permet d'expliquer la procédure de réglage.

Deux remarques importantes pour le schéma Synola à droite:

  • Il faut alimenter les filaments des deux tubes ECC82 (stéréo) par un bobinage séparé mis à un potentiel de 150V environ. Cela permet de soulager le tube, qui a une limite de tension entre le filament et la cathode de 100V au maximum. La tension de 150V est produite par un diviseur de tension à haute impédance entre la masse (150kΩ 1W) et la haute tension (220kΩ 1W). Mettre deux condensateurs de 100nF/400V entre la masse et les deux fils de chauffage; ils vont absorber les parasites en provenance du secteur.

  • La tension de polarisation du tube de puissance doit être de -40V et non +30V comme sur le schéma (réglable sur une plage de -48 à -32V environ). C'est principalement le cas si vous utilisez des PL509 NOS (new old stock originaux). Il faudra voir avec des tubes EL509 de fabrication récente.

Synola 509

Procédure de réglage

Le tube PL509/PL519 nécessite une tension alternative effective de 40V sur g2 pour obtenir sa puissance maximale, donc si la tension au repos est de 187V, il faut un swing de 127 à 247V. C'est là que de nombreux circuits ont des lacunes.

Il est nécessaire de vérifier le swing du tube de commande avec un oscilloscope: le circuit est alimenté normalement mais la pentode de puissance est polarisée très négativement (on ne s'occuppe pas pour le moment des déformations de l'étage de puissance). On met une résistance dummy load à la place du haut parleur, on envoie le signal alternatif 400Hz à l'entrée de l'ampli et on regarde que le signal de commande du tube de puissance ne soit pas applati en haut ou en bas. L'amplitude du signal sur g2 du tube de puissance doit faire 120V en crête.

La polarisation correcte du tube préamplificateur se fait en modifiant la résistance cathodique R3. Si la tension sur l'anode est trop basse (écrètage de la sinusoïdale en bas), on augmente la résistance à 1.8kΩ, dans le cas contraire on réduit à 1.2kΩ. Cela ne sert à rien de régler au millipoil avec des tubes dont les caractéristiques changent à la longue.

On va maintenant régler le point de fonctionnement du tube de puissance en modifiant la tension de polarisation sur g1 (sur le premier schéma, il faut connecter g1 sur une tension continue qui peut être variée de -8 à +8V environ). On connecte l'oscilloscope en sortie du transfo et on ajuste g1 pour obtenir la sinusoïdale la plus parfaite possible. Le courant cathodique ne peut pas excéder 100mA (dissipation maximale du tube).

Comme on va augmenter le courant cathodique, cela influencera également la polarisation de g2. Controler à nouveau que le signal sur g2 est parfaitement sinusoïdal, retoucher si nécessaire, controler le signal au secondaire du transfo de sortie et vérifier que le courant cathodique ne dépasse pas 100mA.

Single ended russe 6KG6A
Encore un circuit tout simple utilisant des tubes russes, les équivalences sont données comme étant 6BM8 = ECL82 et 6KG6A = EL519.

Il faut croire que les composants russes sont bien plus costauds que leurs équivalents européens, car le premier tube travaille en dela de ses caractéristiques. Sur le schéma la dissipation de la triode est de 0.4W (cà va, la limite est de 1W) et celle de la pentode de 7.5W (limite 7W). On devrait remplacer ce tube par un ECL86 qui est plus puissant (limite de dissipation = 9W). La résistance anodique de la triode peut passer à 120 ou 150kΩ.

Une autre possibilité c'est de remplacer le tube ECL86 par une section d'un tube ECC83 et une penthode EL84. Ici on est bien dans les limites et ce sont deux tubes qui sont plus faciles à trouver.

Le tube de sortie travaille dans son "safe area", avec un courant de 100mA, ce qui correspond à une dissipation de 33W (limite = 40W).

On remarquera une double contre-réaction qui agit à la fois sur la triode préamplificatrice que la cathode de la pentode.

Le réglage du point de fonctionnement se fait avec la résistance de 50Ω qui permet de modifier la tension de 0.85V, ce qui donne une modification de 125V sur la grille-écran du tube de puissance. Une très large plage de réglage, donc. Réglez pour avoir 33V sur la cathode du tube de sortie.

Une fois le réglage effectué, on a tout intérêt à remplacer la résistance variable par une résistance fixe car si le curseur fait mauvais contact, la tension augmente sur la cathode du tube de commande, le tube de sortie reçoit une tension plus élevée sur sa grille et les limites de fonctionnement de la pentode de puissance peuvent être dépassées. De plus, un léger mauvais contact se propage au tube de puissance, est amplifié et s'entend très fort dans le haut parleur.

Une version améliorée se trouve tout juste en dessous. Le bruit d'un mauvais contact éventuel est filtré par le filtre de 220kΩ et le condensateur de 1µF. Si le contact est interrompu, la tension augmente légèrement sur la grille de commande, ce qui met la triode en plus forte conduction. La tension sur l'anode diminue et ainsi les deux pentodes reçoivent une tension plus basse et ne risquent pas la surchauffe. Marci Marc, qu'on dit.

Nous avons donc deux schémas pratiquement identiques, mais lequel est le meilleur? La polarisation du tube de puissance avec une tension négative est mieux, mais d'un autre coté la commande de la grille-écran par une pentode est mieux. Ce n'est pas que la double triode est trop faible, mais l'utilisation d'une résistance cathodique de valeur plus faible permet une commande plus serrée du tube de puissance.

Esoteric Audio Research
E.A.R., c'est une marque qui ne laisse personne indifférent, on adore ou on déteste. Moi, bof, à mon age, mes oreilles ne sont plus assez bonnes pour entendre la différence et la crise du coronavirus a laissé trop de traces dans mon portefeuille...

On commence par un tube ésotérique, un PCC88 utilisé en montage cascode. Originellement, ce tube était utilisé dans les amplis d'antenne (bande VHF et FM). Pas de bol si vous voulez le remplacer par une double triode de la série ECC81-ECC83: le brochage n'est pas compatibles (la liste des triodes se trouve ici). Le tube PCC88 se retrouve également sous la référence E88CC.

L'impédance du circuit cascode est vraiment très élevée (résistance anodique de 510kΩ). C'est pas trop grave, car l'étage suivant est une cathode suiveuse. L'impédance très élevée est nécessaire pour avoir une amplification suffisante (>150×) du signal à l'entrée.

Le tube de puissance a une polarisation automatique par résistance cathodique comme le schéma de principe, ce qui complique la procédure de réglage pour obtenir la puissance maximale. La résistance entre la grille et la cathode est assez malencontreuse, mais permet à la tension sur la cathode de varier assez fort.

Vous aurez remarqué que ce circuit est complètement DC (avec un seul condensateur à l'entrée, que vous pouvez même éliminer si vous voulez). Comme nous l'avons vu en haut de page, ce montage est pas trop stable, une erreur de polarisation se propage dans tous le circuit et est amplifié au passage. Mais nous avons un circuit de feed-back DC indiqué en orange qui va renvoyer la tension sur la cathode de puissance à la seconde triode du montage cascode.

Quand la tension sur la cathode du tube de puissance augmente, elle augmente également sur le tube supérieur du montage cascode. La tension anodige de ce tube diminue, et cette diminution est propagée via le tube intermédiaire à la grille de commande du tube de puissance. La boucle de contre réaction est ainsi fermée.

Il y a également une contre-réaction pour la composante alternative. Le signal est prélevé sur la sortie du haut parleur. Le transformateur produit un déphasage qui augmente avec la fréquence, ce qui fait que pour les fréquences élevées on n'a plus de contre-réaction négative, mais une contre-réaction positive qui peut entrainer des oscillations haute fréquence (très bon pour griller les tweeters). On prélève la composante HF sur l'anode du tube de puissance (là où il n'y a pas de déphasage) et on l'envoie sur la cathode du permier étage.

Comme tous les circuits Esoteric Audio Research, ce circuit a du bon et du moins bon:

  • Le circuit d'entrée cascode, un circuit qu'on utilise beaucoup trop peu. Mailheureusement, la résistance de charge de valeur très élevée réduit certains avantages du montage.

  • La contre-réaction alternative est la mieux foutue de ce que j'ai vu. Pas de points négatifs.

  • Le circuit est complètement DC, mais nécessite une contre réaction continue, ce qui complique les réglages. Cela devrait fonctionner avec les composants donnés, mais il y a beaucoup de variations en ce qui concerne les caractéristiques des différents tubes qui ne sont pas nécessairement fabriqués en tenant compte des paramètres des tubes de 1970.

Montage compromis
Finalement un montage de compromis, qui reprend les meilleurs éléments des différents schémas.

Nous débutons par un montage cascode pour avoir un gain élevé. C'est ce tube qui doit amplifier le signal à l'entrée d'une amplitude de 500mVeff à 40Veff, donc un gain de 80× (avec la contre-réaction éventuelle). Le tube à utiliser est au choix un ECC83 ou ECC808 (attention, les tubes ont des brochages différents). Le tube ECC808 est une version améliorée du ECC83. Je n'ai pas indiqué de résistance de cathode, il faut chercher une valeur pour obtenir entre 60 et 70V sur l'anode de la première triode, la valeur devrait se situer entre 470Ω et 1.5kΩ.

Dans un montage cascode, la première triode transforme la variation de tension en variation de courant (avec une tension anodique relativement constante), tandis que le second tube fonctionne en montage à grille commune avec une amplification de la tension très élevée.

Le tube intermédiaire est un EL84 qui a une réserve de puissance plus élevée en comparaison d'une triode. Il n'y a rien de particulier à signaler, sauf la diode de protection "anti flash" qui va protéger le tube lors de la mise en marche. Quand le tube est froid, g1 est tiré à 380V tandis que la cathode est tirée à 0V: la différence de potentiel est trop élevée et peut produire une décharge qui va détruire la grille à la longue. Beaucoup de schémas n'ont pas cette diode, qui est vraiment nécessaire.

Le tube de puissance est un EL509, nous utilisons une polarisation négative de -40V (réglable), il faut un courant cathodique dans le tube de 100mA, qui peut être mesuré sur la résistance de 1Ω. Le circuit de 330Ω et 470pF limite la bande passante à moins de 30kHz (il ne faut pas oublier que ce tube (si vous avez une version originale) peut également être utilisé dans les émetteurs jusqu'à une fréquence de 30MHz). Il faut utiliser un très bon condensateur d'une tension de 630V ou plus. Le condensateur bloque l'amplification des fréquences ultrasoniques, là où la contre-réaction négative pourrait se transformer en contre-réaction positive à cause du déphasage dans le transfo.

S'il y a une oscillation très basse fréquence (aux alentours de 1Hz), réduire le condensateur de 1µF à une valeur de 0.1µF pour limiter la bande passante dans le bas. La valeur de la résistance de contre-réaction dépend de la valeur de la résistance cathodique du premier tube. Pour commencer, prenez une valeur 50× plus élevée. L'amplificateur peut très bien fonctionner sans contre-réaction, tandis qu'une résistance de valeur trop basse donne un son "coincé", on perd en musicalité.

Le réglage du point de fonctionnement se fait avec le trimmer de 470kΩ. Des crachotements qui seraient produit par un mauvais contact sont éliminés par le condensateur de 1µF. La résistance de 10MΩ protège les tubes en cas de mauvais contact: il augmente la tension sur la grille, ce qui réduit la tension anodique et le courant dans les tubes suivants. Le son devient très déformé, mais les tubes sont protégés.

Il faut également prévoir une telle protection pour le -40V, avec une résistance de 10MΩ qui va du curseur à l'alimentation très négative. J'ai réparé de nombreux amplificateurs à lampes dont le fusible sautait régulièrement après une période d'arrêt: c'était causé par un mauvais contact au potentiomètre.

Si le fusible ne saute pas (parce qu'un client l'a remplacé par un bout de papier d'argent), la dissipation du tube augmente, augmente,... jusqu'à ce que le verre commence à se ramollir. Un vrai PL519 d'origine résiste à un tel traitement, un EL509 moderne à le fil qui relie la broche à la cathode qui fond (c'est cher payé le fusible).

Toutes les résistances sont à film métallique de 1W, sauf une résistance de 10kΩ de 10W.

Le transformateur de sortie doit être prévu pour un fonctionnement asymmétrique (single ended) avec un courant de 100mA. Le transfo doit avoir un entrefer pour éviter la saturation magnétique. Pour un transfert de puissance optimal, l'impédance du transfo doit faire 1.35kΩ.

Dans les montages single ended, la tension d'alimentation doit être mieux filtrée qu'avec un amplificateur push pull, l'alimentation de l'étage de puissance a ainsi deux condensateurs de 220µF.

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