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Des tests ont été effectués avec 3 tubes:

• EL84
  C'est le tube le plus connu qui a été utilisé en montage single ended dans la plupart des radios à lampes. Il fournit une puissance de 2.5W avant apparition des distorsions.

• EL86
  C'est un tube aux caractéristiques différentes, conçu à l'origine pour le montage srpp. Il fournit ici une puissance de 2.2W

• EL504
  Le tube peut fournir une puissance de 3.5W en montage single ended classique, mais il a des caractéristiques vraiment très particulières.

• EL508
  Un tube qui se situe entre le EL84 et le EL504. J'avais déjà remarqué que ce tube avait de très bonnes caractéristiques dans un push pull, et c'est confirmé ici.

Très bon signal, c'est la la puissance maximale avant que des distorsions n'apparaissent. Le transfo est utilisé sur l'entrée 5kΩ et la sortie 8Ω. La charges est de 10Ω qui en regardant le graphique me semble un peu trop élevée (le transfert de puissance n'est pas optimal).

La dissipation dans le tube EL504 est de 20W, ce qui est une valeur acceptable pour ce tube en fonctionnement linéaire.

Avec une résistance de charge de 5.45Ω le transfert de puissance est encore moins bon. Une résistance de 8Ω serait idéale, le tube EL504 a donc ici une impédance de sortie de 5kΩ. Les distorsions qui apparaissent sont typiquement des distorsions harmoniques paires de premier ordre peuvent très aisément être éliminées avec une contre réaction.

J'utilise ici une tension de grille de controle négative, mais dans un montage single ended typique on utilise souvent une polarisation automatique par résistance cathodique. Elle doit avoir ici une valeur de 330Ω et pouvoir dissiper une puissance de 3W. Ua: 380V, Ug2: 135V.

Ce sont les paramètres les plus adaptés pour ce tube. La phase a été inversée sur l'oscilloscope pour mieux voir les distorsions. Les distorsions harmoniques paires se remarquent à une partie haute différente de la partie basse, mais ce sont des distorsions limitées qui ne rendent pas le son desagréable.

La commande sur la grille écran (voir image) fournit un signal sans distorsions, mais il faut une amplitude du signal de commande de 50Vpp que mon générateur ne peut pas fournir (pour arriver à la puissance nominale). La résistance de sortie est de 5.45Ω au lieu de 10Ω. La sensibilité est la plus élevée avec une tension de grille de controle de -0.7V et une tension sur g2 de 21.7V. La grille écran a la fonction d'une grille de controle. C'est aussi assez logique, le pas de cette grille est identique à celle de la grille de commande.

Une commande en ultra linéaire (pas d'image) fournit un signal également très propre, mais ce tube n'est pas conçu pour fonctionner avec une tension de g2 aussi élevée. Le fonctionnement en ultra linéaire introduit une contre réaction locale via la grille écran, mais comme celle-ci a une influence très forte la contre réaction est très élevée et la sensibilité est très faible, encore moindre que quand on commande le tube directements ur la grille écran.

C'est dans un montage single ended sans contre réaction qu'on voit le mieux les différences entre deux tubes, comme le EL84 et EL86. La distorsion est très faible.

Le tube traditionnel fournit un signal fortement déformé à une puissance de 2.5W et il n'est pas possible d'avoir un meilleur signal en modifiant les paramètres de fonctionnement. On voit ici très bien les différences entre le EL84 et EL86. Mon choix est fait si je dois construire un petit amplificateur single ended!

On voit très bien que ce tube (tout comme le EL34) est conçu pour un fonctionnement optimal en mode ultra linéaire qui fournit une puissance légèrement moindre, mais avec un taux de distorsion très faible. La contre réaction locale diminue la sensibilité et il faut un signal d'amplitude de 16Vpp pour arriver à environ la même puissance qu'avec un EL86, mais avec un taux de distorsion légèrement moindre.

Fonctionnement avec une tension de grille écran basse. Contrairement au montage push pull où une tension plus élevée est nécessaire, ici le tube fonctionne très bien avec cette tension plus basse.

Avec une polarisation automatique par résistance cathodique, il faut une valeur de 160Ω 2W (Ua: 350V, Ug2: 100V).

Un autre point de fonctionnement. Quand on analyse les paramètres on remarque que quand on augmente la tension de la grille écran, on réduit la sensibilité du tube: il faut un signal 42% plus fort pour arriver à la même puissance.

Dans les deux cas on dépasse (de beaucoup...) la dissipation anodique maximale (17W au lieu de 12W). Le tube accepte une dissipation maximale de 15W en fonctionnement linéaire.

La différence est très visible quand on compare avec un transformateur d'alimentation. La courbe est naturelle, donc sans aucune contre réaction. Les fréquences inférieures à 100Hz sont reproduites moins fort, mais c'est le cas avec tous les amplificateurs single ended. Pour reproduire les fréquences plus basses il faudrait un transfo plus gros et également un tube plus puissant pour assurer sa magnétisation (le fer, il faut le magnétiser, avant que la puissance puisse être transmise au secondaire).

Généralement on réduit légèrement les fréquences moyennes et élevées (filtre passe bas léger) ou on utilise une contre réaction qui n'agit que pour les fréquences moyennes et élevées.

On remarque également, quand on compare la bande de fréquences, que la courbe positive est identique à la courbe négative. C'est un très bon signe qui indique que le transfo fonctionne parfaitement et qu'il n'y a pas de distorsions harmoniques paires dont l'amplitude dépend de la fréquence.

Conclusion

J'ai également fait des tests avec une contre réaction, mais ce n'est pas la panacée. Un ampli single ended devrait avoir une contre réaction très limitée. La forme de la sinusoidale change quand la puissance augmente (distorsions harmoniques) et la contre réaction tente de corriger les distorsions. Mais ici comme on est près des limites de fonctionnement de l'ampli et la correction, surtout si elle est importante, produit un signal plus déformé (beaucoup d'harmoniques impaires). Il vaut mieux une limitation naturelle de la puissance via un arrondissement de la courbe qu'un signal plus correct, mais qui est brusquement déformé quand la puissance que l'ampli peut fournir est dépassée.

Dans un ampli bien conçu on utilise une contre réaction légère, mais qui n'agit que pour les fréquences moyennes et élevées. cela permet d'augmenter la bande passante vers les basses, sans que la contre réaction ne force l'ampli pour ces fréquences, ce qui produirait un clipping. Les fréquences moyennes et élevées ont une amplitude moindre et la contre réaction ne produit pas de clipping.