Amplificateurs à tubes
le transformateur de sortie
Transformateur d'alimentation

Utiliser un transformateur d'alimentation comme transfo de sortie d'un ampli single ended: je vois passer pas mal de circuits de petits amplificateurs qui utilisent un transfo d'alimentation comme transfo de sortie. Est ce que la qualité est acceptable et quelle est la puissance disponible?
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Les petits circuits tout simples que je trouve sur l'internet utilisent la configuration la plus élémentaire possible: un tube triode-pentode comme le ECL86 ou PCL86 (ou ce qui a été trouvé au fond des tiroirs). Le composant le plus cher est cependant le transfo de sortie qui va adapter l'impédance élevée du tube à la basse impédance du haut parleur. Mais au lieu d'utiliser un transformateur adapté, certains montages utilisent un transformateur d'alimentation.

Image 1:
Un des transfos d'alimentation utilisés pour les tests.

J'ai testé pour vous cette configuration et cela semble fonctionner. Ce n'est pas de la hifi, loin de là, la bande passante est extrèmement courbe et l'ampli produit énormément de distorsions (harmoniques paires). C'est vraiment le son d'une ancienne radio à lampes! Mais n'oubliez pas que c'est le haut parleur qui produit le plus de distorsions...

Image 2:
Transfo 10VA, EL504, Ug1: -14.5V, Ug2: +110V, Ua: 300V, Ia: 85mA, charge 12Ω, Po: 3.6W
C'est une des courbes les plus correctes. Bleu: signal d'origine, jaune: signal en sortie
La phase de la sortie a été inversée pour mieux voir les distorsions.

Dans ces montages très simples il n'est souvent pas fait usage d'une contre-réaction, or cela serait bien nécessaire dans ce type de montages. Le ECL86 a un gain total suffisamment élevé pour permettre une correction énergique. Ce tube est conçu pour avoir une contre réaction.

Dans le circuit de test, j'ai utilisé le courant le plus faible possible pour tenter d'éviter la saturation du noyau magnétique. Pour arriver à une puissance acceptable, j'ai donc utilisé la haute tension la plus élevée possible (presque tous les tests ont été faits avec 300V de tension anodique).

Image 3:
Transfo 25VA, EL504, Ug1: -16.8V, Ug2: +110V, Ua: 300V, Ia: 75mA, charge 12Ω, Po: 4.5W
Transformateur remplacé, il permet une puissance un peu plus élevée (avec une distorsion également plus élevée)
La courbe magenta est la tension anodique: elle va de 40V à 490V

Image 4:
Transfo 25VA, EL504, Ug1: -15.3V, Ug2: +110V, Ua: 300V, Ia: 85mA, charge 15Ω, Po: 6W
Remplacement de la résistance de charge par une résistance de 15Ω: on voit une augmentation de la puissance qui indique une meilleure adaptation des impédances.
Une légère oscillation de Barkhausen apparait quand la tension anodique est la plus faible, c'est normal avec ce tube, on peut l'éliminer par une petite self de choc placée dans la ligne de l'anode.

Tubes utilisés dans ces tests

Le but ici n'est pas de tester des tubes, j'ai donc pris deux tubes assez courants: un EL84, le tube bon à tout faire qui était généralement utilisé comme étage de puissance dans les radios à lampes. Il a une dissipation maximale de 12W, avec une tension d'alimentation de 300V le courant de repos doit être de 40mA ou moins. Pour les tubes de puissance utilisés en single ended il faut respecter ces limites.

Image 5:
Transfo 25VA, EL84, Ug1: -4.7V, Ug2: +200V, Ua: 250V, Ia: 50mA, charge 15Ω, Po: 2.2W
Test avec EL84, la dissipation maximale est un peu dépassée.

J'ai également utilisé un tube plus puissant, le EL504 (que vous pouvez remplacer par un KT77 ou éventuellement un EL34). La dissipation maximale du EL504 est de 16W (utilisation comme étage de puissance pour la déflection horizontale des téléviseurs monochromes), mais pour une application audio vous pouvez monter sans problèmes à 20W. Le courant maximal est ici de 67mA. Lors des tests on voit que ce tube peut fournir un courant important: il peut tirer l'anode jusqu'à une tension de 50V (avec un courant d'environ 200mA). Dans certains cas il peut y avoir une oscillation de Barkhausen quand la tension de l'anode est minimale. Ce tube donne le meilleur résultat avec une tension de grille écran (g2) d'environ 110V: il faudra donc prévoir une seconde alimentation (utiliser un transfo d'alimentation 220 vers 110+110 et utiliser la prise médiane pour la tension de g2).

Image 6:
Transfo de sonorisation 100V, EL84, Ug2: +200V, Ua: 250V, Ia: 55mA, charge 12Ω, Po: 3.8W
Signal fortement déformé, dissipation maximale dépassée.

Transfos d'alimentation comme transfos de sortie

J'ai utilisé deux transfo's d'alimentation courants: un 220V/16+16V 10VA et le même transfo pour 25VA. J'ai chaque fois utilisé un seul bobinage pour les tests, mais dans une application concrète il faut mettre les deux bobinages secondaires en parallèle. Le transfo de 25VA donne chaque fois des meilleurs résultats et je ne peux recommander le petit transfo que pour les tubes peu puissants (ECL81, ECL82,...).

La résistance ohmique du transfo de 25VA est de 92Ω, mais cette valeur n'a pas beaucoup d'importance dans le montage. J'ai également fait des tests avec un transfo de ligne de sonorisation 100V et avec un petit transfo push pull de 10W.

Image 7:
Transfo push pull 10W, EL84, Ug2: +250V, Ua: 300V, Ia: 25mA, charge 12Ω
Le signal est tellement déformé qu'aucune indication de la puissance n'est possible.

Image 8:
Bande passante de 20 à 20kHz avec un transfo de 25VA et PL504. Il est possible de rendre la courbe plus rectiligne avec une contre réaction de 12dB environ.


Mais un problème qu'on remarque, c'est que la courbe du bas repliée vers le haut (magenta) ne correspond pas à la courbe d'en haut (jaune). L'amplification positive est différente de l'amplification négative, une des caractéristiques des amplificateurs single ended mal foutus.

Image 9:
Cela se remarque très bien quand on amplifie en signal en triangle: l'amplificateur "tire" correctement la tension vers le bas (c'est normal, le tube est en conduction), mais on voit qu'il manque un second tube pour l'opération inverse.

Conclusion

Utiliser un transformateur d'alimentation comme transformateur de sortie n'est pas idéal, mais cela fonctionne et vous fera redécouvrir le son des anciennes radio's à lampes. La puissance est de quelques watts.

Si vous voulez aller plus loin dans vos expérimentations, il faudrait passer à un ampli push pull qui nécessite un étage préamplificateur supplémentaire pour le déphasage et un second tube de puissance. La page des déphaseurs semble compliquée, mais pour un petit ampli avec une paire de EL84 un déphaseur concertina/cathodyne suffit amplement. Il y a plusieurs circuits sur la page du ECL86/PCL86: un très bon amplificateur ne nécessite que deux tubes. Si vous n'avez pas de ECL86, vous pouvez utiliser un ECC83 et deux EL84 sans avoir à modifier le schéma.

En regardant les images d'oscilloscope et en observant les distorsions caractéristiques on se rend compte en effet que l'amplificateur idéal est un push pull, pas un amplificateur single ended. Un amplificateur push pull bien conçu peut vous donner de la hifi et le transformateur spécial qui est nécessaire est moins cher qu'un bon transformateur single ended.

Un vrai transformateur single ended a un entrefer pour éviter la saturation mégnétique, mais pour compenser l'inductance plus faible ces transfos ont plus de fer. En comparaison d'un transformateur push pull le transformateur single ended est plus lourd pour une puissance moindre.

Une alternative valable au transfo single ended ou au transfo d'alimentation est d'utiliser une self de filtrage pour l'alimentation et un transformateur de ligne 100V pour l'adaptation de l'impédance, c'est le montage parafeed.

Un test avec un vrai transfo single ended se trouve ici. C'est très recommandé si après vos tests vous voulez vous lancer dans ce type d'amplificateur.

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