Amplificateurs à tubes
Ajouter une contre réaction à une radio existante
Contre réaction

Je donne ici un exemple d'une contre réaction ajoutée à une radio AM existante. On veut utiliser la radio avec un module bluetooth ajouté.
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Radio AM américaine

Nous partons d'une radio assez bas de gamme, n'ayant que la modulation d'amplitude. La radio utilise les tubes 6SQ7 (triode avec diode double pour la détection et le controle automatique du volume) suivi d'un 9V9GT, le tube qui était utilisé dans presque toutes les radios de l'époque. La partie amplificateur n'a pas de contre réaction, et cela n'était pas vraiment nécessaire pour les radios de l'époque qui ne pouvaient recevoir que les ondes moyennes (petites ondes en France).

Actuellement on ne trouve plus d'émetteurs en ondes moyennes, mais on peut ajouter un module bluetooth pour pouvoir continuer à utiliser l'appareil. Mais nous avons ici le problème des radios AM: un transformateur de sortie trop faible qui a une bande passante de 150Hz à 7kHz. Il ne faut pas plus pour un récepteur AM dont la bande passante est de toute façon limitée à 4.5kHz. Pour que le son ne soit pas trop sourd, on réduit également les basses. Mais le module bluetooth a une bande passante plus étendue, que nous voudrions bien utiliser.

Contre réaction linéaire

Le graphique de la bande passante est très courbe, avec peu de basses et d'aiguës. Pour corriger ce problème on pense immédiatement à la contre réaction, le sirop typhon qui va éliminer tous les problèmes, présents et à venir. On envoie une partie du signal en sortie vers l'entrée, et le préamplificateur compare le signal à l'entrée avec le signal à la sortie.

On ne peut plus utiliser les diodes car la cathode de la triode n'est plus à la masse, mais ce n'est pas si grave, la partie radio n'est normalement plus utilisée. Si vous voulez malgré tout continuer à utiliser la radio, il faudra couper les fils vers les diodes thermo-ioniques et y placer deux diodes au germanium (il faut ajuster le dernier circuit MF).

Le problème maintenant, c'est que l'amplificateur van tenter de résoudre un problème insurmontable: le transformateur est tout simplement trop faible pour laisser passer les basses. Pour réduire les frais, le fabricant a utilisé le moins de fer possible, et pour éviter la saturation par le courant anodique constant le transformateur a un entrefer. La reproduction des basses profondes n'est pas possible, cela ne "passe" tout simplement pas du primaire au secondaire.

Le transfo se comporte aux basses fréquences comme une résistance ohmique (de valeur assez faible): le tube est saturé et produit de nombreuses harmoniques. Le transfo ne laisse pas passer la fréquence fondamentale, mais bien les harmoniques, ce qui nous permet d'"entendre" les basses, mais pas via sa fondamentale, mais bien via ses harmoniques (et via l'intermodulation).

Quand l'ampli entre en saturation il y a un écrètage (clipping) que la contre réaction va tenter de réduire en augmentant le gain, ce qui augmente encore plus l'écrètage. Le son est plus mauvais qu'avec un amplificateur naturel (sans contre réaction) où il y a une forte atténuation des basses et des aiguës.

Un mauvais amplificateur avec contre réaction
donne un son plus désagréable
qu'un mauvais amplificateur sans contre réaction.

Contre réaction compensée en fréquence

La solution c'est d'utiliser un condensateur de valeur assez faible dans la contre réaction (C5: 10µF). La contre réaction est de 100% pour ces fréquences qui ne sont dès lors plus amplifiées. La chute de l'amplification se produit à partir de 150Hz, ce qui correspond environ au début de la bande passante du transformateur.

Filtre de second ordre

On peut même utiliser un filtre du second ordre pour avoir une coupure des basses plus brusque, mais cela n'est pas vraiment nécessaire pour une radio AM. Le circuit est montré comme exemple.

Le filtre commence à agir à partir de 150Hz et le circuit n'amplifie plus rien en dessous de 50Hz. Le son n'est plus très naturel, mais l'intelligibilité est améliorée. Le ronflement de secteur qui est souvent présent à cause des condensateurs de trop faible valeur est également réduit. Ces radios avaient souvent un électrochimique de 32µF, et c'est trop peu pour un ampli single ended (asymmétrique).

Contre réaction basses et aiguës

L'amplificateur déforme également aux fréquences élevées, et il serait interessant d'appliquer une contre réaction accrue aux fréquences élevées. On utilise normalement un petit condensateur en parallèle sur la résistance de contre réaction, qui va du secondaire jusqu'à la cathode du préamplificateur.

Mais le transformateur produit également des déphasages aux fréquences audio (avec un bon transformateur, ces déphasages n'apparaissent qu'en dehors des fréquences audio et ces fréquences peuvent être filtrées).

Le déphasage apparait à partir de la fréquence de résonnance du transfo, qui se situe aux environs de 7kHz pour ce type de transfo. Dans le cas d'une radio AM, ces déphasages ne jouent aucun role, car la bande passante est limitée à 4.5kHz.

Nous allons prélever la contre réaction pour les fréquences élevées non plus au secondaire, mais au primaire, là où il n'y a pas encore de déphasage trop important. La contre réaction fonctionne normalement, mais avec un chemin pour les fréquences basses et moyennes et un chemin séparé pour les aiguës.

Cela ne sert à rien d'utiliser un électrochimique de valeur élevée pour le découplage de la résistance cathodique du tube de puissance quand le transfo est limite, mais la valeur indiquée ici est vraiment très faible. Une valeur plus optimale est 100µF. Le condensateur de valeur faible réduit l'amplification des basses (contre réaction locale), cela ne sert à rien d'amplifier des fréquences que le transfo ne laisse pas passer. Mais d'un autre coté une valeur trop faible augmente l'impédance de sortie du tube de puissance.

Contre réaction avec peaking

Si le son est trop sourd (une caractéristique de certaines radios d'époque), on peut ajouter un peaking qui va un peu augmenter les aiguës. Il faut choisir une valeur telle que le peaking produit un léger pic là où le signal commence à être atténué.

Le filtre de second ordre et le peaking ne sont normalement pas nécessaire pour les radios européennes, qui étaient de qualité supérieure à certains produits américains. Ces radios, utilisées principalement à la campagne, n'avaient même pas de prise pour pick up. Il faut également savoir que la contre réaction va réduire le gain de l'ampli, mais le module bluetooth produit généralement un signal d'amplitude suffisante.

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