Amplificateurs à lampes
Quel courant de repos?
Courant de repos

Quel courant de repos doit-on choisir dans les tubes de puissance? Nous expliquons tout selon la manière de polariser l'étage de puissance et selon le type d'ampli (single ended ou push pull).
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Interessante pagina's:

Classes de fonctionnement
A, B, C, mais aussi A1, A2,...
 
Series Regulated Push Pull
Pas moins de 20 pages informatives
sur ce montage très particulier!
 
Sweep tubes
Des lampes qui peuvent fournir une puissance élevée
avec une tension anodique relativement faible
 
Stabilisation du point de fonctionnement
Pour obtenir plus de puissance d'un ampli
sans surcharger les lampes de puissance
 
Usure de la cathode et
Empoisonnement de la cathode
 

En général

Nous mesurons le courant anodique en mesurant la tension sur la résistance cathodique. Nous mesurons donc en fait aussi le courant de grille écran, mais c'est une perte qui est également transformée en chaleur. En nous basant sur le courant cathodique, nous sommes sûrs de ne jamais dépasser la dissipation maximale.

L'impédance de sortie de l'étage de puissance dépend également du courant anodique: plus celui est important, et plus l'impédance de sortie est basse. Le courant de repos est donc un compromis où on adapte le courant anodique à l'impédance du transfo. Un transfo avec une impédance primaire de 2.2 + 2.2kΩ demande un courant plus important qu'un transfo avec une impédance de 4 + 4kΩ.

Plus le courant est important, et plus l'amortissement des enceintes accoustiques est bon (mais on peut améliorer l'amortissement avec une bonne contre réaction). On va donc choisir le courant de repos le plus élevé possible, mais qui reste dans les limites (longue durée de vie des lampes).

Les lampes peuvent résister à une surcharge, mais cela n'est pas bon pour la durée de vie des lampes. Une anode qui devient rouge libère des molécules d'air qui vont fausser le fonctionnement de la lampe et provoquer à terme un empoisonnement de la cathode.


Amplificateurs single ended

On va faire travailler l'étage de puissance avec le courant le plus élevé possible, mais sans dépasser la dissipation maximale. Si possible on va utiliser la tension d'alimentation la plus élevée possible pour avoir un courant plus faible, ce qui va éviter que le transformateur de sortie ne sature.

Avec un ampli single ended avec EL84 (dissipation maximale: 12W) on va utiliser un courant de repos de 40mA avec une tension anodique de 300V. On utilisera le même courant pour un EL508 (12W), 53mA pour un EL504 (16W), 65mA pour un 6L6, etc.

La puissance maximale est dissipée dans la lampe quand l'ampli ne fournit pas de puissance audio. Cette puissance perdue diminue quand l'ampli fournit de la puissance aux haut parleurs.

La polarisation se fait de préférence avec une résistance cathodique: c'est la méthode la plus simple et la plus sûre. La chute de tension aux bornes de la résistance est déterminée par le courant dans la lampe, et quand la lampe fournit un courant plus important la grille est automatiquement polarisée plus négativement. Ce type de polarisation fait qu'il y a une perte de puissance d'environ 10% dans la résistance.


Amplis SRPP

La puissance (dissipation) est distribuée sur deux lampes dans un ampli SRPP 5series regulated push pull). On peut donc utiliser un courant plus élevé sans dépasser la dissipation admissible dans les lampes. Un ampli avec ECL805 (9W) peut travailler avec un courant de repos de 45mA et une tension d'alimentation de 400V.

Le montage SRPP est une sorte de push pull, mais dont les lampes sont en série et non en parallèle. Il est donc tout à fait concevable de faire travailler l'étage de puissance avec un courant beaucoup plus faible. En pratique on établira le courant de repos à une valeur telle que l'ampli produise la puissance audio maximale. La puissance maximale ne sera pas beaucoup plus élevée qu'avec un ampli single ended, mais la distorsion est pratiquement nulle. Un montage SRPP ne travaille bien qu'avec des lampes conçues pour travailler à une tension plus faible (sweep tubes: lampes de déflection ligne et trame).


Amplis push pull

Le courant de repos peut être établi à une valeur plus faible. Si le courant est trop faible, il y a un risque de distorsion de croisement, mais en comparaison avec un ampli à transistors cette distorsion apparait à une puissance plus élevée parce que le point de fonctionnement se déplace parce que la haute tension diminue. C'est surtout la réduction de la tension de grille écran qui déplace le point de fonctionnement. On installe un circuit de stabilisation si on veut obtenir la puissance maximale d'une lampe.

la règle générale est: plus la tension anodique est élevée, et plus le courant de repos doit être faible. Le courant doit diminuer plus que proportionellement, donc 20mA avec une haute tension de 200V et 10mA à 300V. Les amplificateurs avec stabilisation du point de fonctionnement peuvent travailler avec un courant de repos très faible (5 à 8mA) sans que cela n'influence sur la qualité sonore. Ces amplis ont alors une réserve de puissance très élevée sans que les lampes ne soient surchargées. j'obtiens par exemple une puissance de 40W avec une paire de EL508 dont la dissipation anodique maximale est de 12W.

On peut tout aussi bien utiliser une polarisation par résistance cathodique qu'une polarisation par tension négative fixe. Une polarisation par résistance cathodique force l'étage de puissance à travailler en classe A et la puissance maximale de l'ampli est limitée par la dissipation maximale dans les lampes. On peut per exemple obtenir une puissance audio de 20W avec une paire de EL34 (dissipation maximale de 25W), tandis qu'on obtient 35W dans les mêmes circonstances, mais avec une polarisation par tension négative.


Amplis à tension plus basse

On utilisera des tétrodes à faisceau dirigé (et de préférence des "sweep tubes") si on veut faire travailler un ampli avec une tension plus basse. Ce sont des lampes qui ont été conçues dès l'origine pour pouvoir fournir un courant élevé avec une basse tension anodique.

Un ampli single ended est le plus facile à construire, mais la puissance est évidemment très faible. Un ampli push pull a besoin des mêmes composants qu'un ampli qui travaille à puissance plus élevée, donc un préampli + déphaseur avec ECC81 et deux EL504 comme étage de puissance. La lampe ECC83 plus connue ne fonctionne pas bien avec une basse tension!

Les amplis qui travaillent avec une basse tension doivent travailler en classe A (comme un ampli single ended), cela permet une puissance audio un peu plus élevée et rend l'étage de puissance un peu plus sensible (gain plus élevé). Aucun risque ici de dépasser la dissipation maximale. Le courant maximal est ici limité par le courant que les lampes peuvent fournir sans déformer le signal. Un EL508 peut fournir un courant de 40mA avec une tension d'alimentation de 100V, la tension sur la grille de commande doit alors être de -4V. Le courant est de 60mA avec une lampe EL504.

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