Amplificateurs à tubes
la contre réaction
Petits détails

La contre-réaction négative permet de réduire les déformations. Elle est toujours utilisée dans les amplificateurs à transistors, mais elle n'est pas toujours nécessaire dans les amplis à lampes.
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Les amplificateurs utilisent une contre-réaction pour réduire les distortions. C'est nécessaire pour les amplificateurs à transistors qui travaillent en amplificateur de courant et qui n'ont pas un fonctionnement linéaire s'ils doivent amplifier une tension. La plupart des amplificateurs à lampes n'ont pas de contre-réaction ou une contre-réaction très restreinte. Le son d'un ampli à lampes semble plus "ample" (c'est en tout cas ce que disent les connaisseurs d'amplificateurs ésotériques).

La contre-réaction compare le signal à l'entrée (en jaune) avec une partie du signal en sortie (en violet) prélevé au secondaire du transfo de sortie. Comme nous retournons une partie du signal en sortie vers l'entrée, nous diminuons le gain de l'ampli, mais dans la plupart des cas nous avons une réserve d'amplification suffisante pour appliquer une contre-réaction.

C'est le cas avec les amplificateurs équipés de tubes PCL86: la triode amplifie jusqu'à 100× et la pentode 30×. L'amplitude du signal sur le primaire du transfo de sortie est 15× plus grand que ce qui est nécessaire avec un signal à l'entrée de 500mV effectifs. Nous pouvons utiliser le surplus d'amplification pour réduire les distortions grâce à la contre-réaction.

Le signal à amplifier est injecté sur la grille et une partie du signal en sortie est envoyé sur la cathode. Sur l'anode on reçoit une image du signal à amplifier (en cyan) tant que l'amplitude du signal n'est pas trop importante. Le sinus peut être légèrement déformé, car il compense les différences entre l'entrée et la sortie (c'st le signal d'erreur).

Il est plus aisé de déterminer les déformations d'un ampli en se basant sur ce signal, qui est plus déformé que le signal en sortie. Les déformations de moins de 0.1% peuvent difficilement être mesurées. On détermine d'abord combien la contre-réaction diminue l'amplification totale (par exemple 10× = 20dB). On calcule ensuite la déformation du signal d'erreur, par exemple 1%. La distortion du signal en sortie est d'environ 1% / 20 = 0.05%. Une distortion du signal d'erreur se remarque plus vite que la distortion du signal de sortie.

On voit à droite trois images d'oscilloscope, où on augmente la puissance que l'ampli doit fournir. Tant que l'ampli n'est pas trop chargé, le signal d'erreur est un sinus. Une fois que l'ampli est surchargé (il n'arrive plus à suivre le signal à l'entrée) on voit les déformations qui apparaissent, d'abord sur le signal d'erreur, ensuite également sur le signal de sortie. On peut ainsi déterminer rapidement à partir de quelle puissance l'amplificateur ne peut plus suivre le signal à l'entrée.

La seconde image d'oscilloscope montre le point à partir duquel les déformations apparaissent. On ne les entend à peine, mais le signal de correction montre déjà un pic, dans une tentative de forcer l'ampli à augmenter le signal en sortie. La troisième image d'oscilloscope montre une déformation très prononcée qui s'entend très nettement.

Contrairement à un amplificateur à transistors où on voit un écrètage très marqué, ici la distortion augmente très graduellement, ce qui rend difficile de déterminer la puissance maximale de l'ampli.

Sur la quatrième image, on envoie un signal en créneaux à l'ampli. Un tel signal n'existe pas en pratique, mais cela permet de mesurer les caractéristiques d'un ampli, un signal en créneaux comtient une fréquence de base et toutes ses harmoniques. L'amplitude du signal est suffisamment faible pour ne pas surcharger l'ampli. L'ampli a du mal à maintenir les créneaux horizontaux, on voit ainsi un signal de correction avec les paliers qui augmentent.

La contre-réaction réduit l'impédance de sortie de l'ampli, ce qui est une très bonne chose. La sortie suit mieux le signal à l'entrée et permet de réduire les oscillations parasites de la bobine du haut parleur. L'ampli a un meilleur facteur d'amortissement. Les basses sont plus puissantes et mieux définies. Ce n'est évidemment le cas tant que l'ampli n'est pas surchargé.

Nous avons encore quelques pages d'information sur la contre-réaction:

Contre-réaction locale et globale
La contre réaction locale est appliquée sur l'étage de puissance, qui produit les déformations les plus importantes. La contre-réaction locale n'a que peu d'inconvénients, mais si on utilise une contre-réaction importante, il faut un signal d'attaque plus puissant; c'est alors l'étage de commande qui produit le plus de déformations.

La contre réaction globale va du secondaire du transfo de sortie jusqu'à l'entrée. Tout les étages de l'ampli sont ainsi linéairiés. Le déphasage causé par le transfo et certains condensateurs de couplage peuvent produire des oscillations parasites. Il faut prendre des mesures supplémentaires, mais celles-ci sont très limitées dans le cas d'un ampli de faible puissance.

L'influence sur la bande passante
Nous expliquons comment mesurer la bande passante d'un ampli avec un générateur et un multimètre. On peut également utiliser un oscilloscope qui nous permet en plus de voir toutes les anomalies de l'ampli. La contre-réaction réduit le gain de l'ampli, mais augmente la bande passante.

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