1- Compensation de la tension d'alimentation

La compensation de la tension d'alimentation permet de maintenir la puissance identique, même avec une tension d'alimentation plus basse. Elle permet des basses profondes et bien définies car la puissance disponible reste identique, même quand la tension d'alimentation chute en charge.

Quand on utilise une tension stabilisée (et compensée) on peut utiliser une tension de grille écran un peu plus basse, parce cela ne limite plus la puissance maximale que le tube de puissance peut fournir. On choisit normalement une tension de la grille écran en tenant compte que l'ampli doit pouvoir fournir sa puissance nominale avec une haute tension un peu réduite (et donc également une tension de g2 réduite). Comme la tension de g2 augmente légèrement quand la tension d'alimentation diminue les tubes de puissances peuvent toujours fournir la puissance nominale. En utilisant une tension de grille écran un peu plus basse on augmente lerendement de l'étage (moins de courant qui se perd via la gille écran), mais le tube devient également un peu plus sensible (tension de grille de commande moins négative).

Il ne faut pas que la compensation soit trop importante, pour éviter une oscillation basse fréquence de la tension d'alimentation. Il y a une boucle de contre réaction positive: quand la tension d'alimentation diminue parce que les tubes de puissance doivent fournir un courant plus important, la tension de grille écran augmente, ce qui augmente à nouveau le courant dans les tubes de puissance.

2- Stabiliser toute la haute tension?

• On perd pas mal de puissance:
  Pour avoir une stabilisation eftective, il faut une chute de tension aux bornes du régulateur. Si on utilise des transistors, il faut au moins 10V de réserve, à compter à partir de la tension minimale que l'alimentation peut fournir dans les plus mauvaises conditions. L'alimentation haute tension doit fournir une tension plus élevée, et on arrive à des hautes tensions de 400V et plus. Les condensateurs qui résistent à une telle tension sont plus chers que les condensateurs pour 350V.

• L'influence de la tension sur l'anode
  Dans une pentode ou tétrode, l'influence de la haute tension n'est pas très importante, la grille écran faisant un écran électrostatique entre la cathode et l'anode. Le courant anodique augmente bien sûr avec la haute tension, mais moins que si le tube aurait été une résistance (la pentode et la tétrode agissent plutot comme une source de courant). Il y a une tension alternative de plus de 300V superposée à la haute tension quand l'ampli fonctionne. En comparaison, la faible variation de la haute tension anodique n'a pas d'effet sur le fonctionnement de l'ampli.

La stabilisation de la tension de la grille écran est par contre très interessante, car cette tension est plus faible que la haute tension pour les anodes. On a ainsi une marge pour permettre la régulation. La tension perdue en régulation aurait de toute façon été perdue. Le courant à stabiliser est plus faible (Ig2 = 1.7mA pour Ia = 27mA à puissance de 25% et Ig2 = 10mA pour Ia = 60mA à puissance maximale). On peut également compenser la diminution de la haute tension en charge en augmentant la tension de la grille écran (comme je fais moi-même)

3- Compensation en cas de polarisation par résistance cathodique

La polarisation par résistance cathodique a plusieurs avantages: c'est un montage simple qui ne nécessite pas de réglage quand on remplace les lampes de puissance. Mais d'un autre coté l'ampli doit nécessairement travailler en classe A avec un rendement plus faible.

Le second schema montre les tensions au repos (en vert) et les tension en charge (violet). C'est la charge nominale de l'ampli: 11.6W avec un taux de distorsion inférieur à 0.1%.

Quand l'amplificateur est mis en charge on voit que la tension sur la cathode augmente, elle passe de 14.0V à 18.3V. Avec une résistance cathodique de 470Ω cela signifie que le courant passe de 30mA à 39mA. La dissipation au repos d'une lampe est de 9.4W, mais la dissipation à puissance nominale n'est pas plus élevée: quand la tétrode fournit un courant plus élevé, la tension anodique est alors plus faible que 321V (la lampe est en conduction et fait chuter la tension anodique). La puissance qui n'est plus dissipée dans la lampe est diddipée dans la charge.

La tension cathodique plus élevée en charge rend la grille de controle plus négative, ce qui produit une distorsion de croisement (crossover) qui limite la puissance maximale que l'ampli peut fournir. L'ampli peut fournir une puissance plus élevée, mais avec une distorsion de croisement qui augmente avec la puissance. Cette distorsion qui produit une intermodulation s'entend plus avec cet amplificateur de puissance réduite, car l'ampli est utilisé à une puissance qui est proche de sa puissance nominale.

C'est un phénomène qui se produit avec tous les amplificateurs qui ont une polarisation par résistance cathodique et il n'y a pas de solution à ce problème. La seule solution c'est de passer à une polarisation par tension négative. On peut alors passer à un fonctionnement en classe AB qui a un rendement plus élevé, ce qui est interessant quand on utilise des lampes dont la dissipation anodique est limitée.

On ajuste le courant de repos pour éviter la distorsion de croisement à puissance nominale. Dans le cas présent il ne sera pas possible de réduire le courant de repos à une valeur beaucoup plus faible que 30mA. Le courant cathodique à puissance nominale sera alors beaucoup plus élevé qu'avec un montage à polarisation par résistance cathodique.

Une suite du remplacement de la polarisation par résistances cathodiques par une polarisation par tension négative, c'est que l'amplificateur van travailler en classe AB. Un inconvénient, c'est le courant variable qui produit une variation de la tension anodique (même avec un transfo d'alimentation surdimmensionné de 120VA pour une puissance de 2 × 20W en pointe). La tension d'alimentation qui allait de 327 à 321V (Δ 6V) varie maintenant de 338 à 315V (Δ 23V) [tension au repos et à puissance nominale]. Même sans mesures compensatoires l'amplificateur peut maintenant fournir une puissance de 17.1W (d = 0.1%) au lieu de 11.6W, et ceci avec une dissipation anodique moyenne moindre. La tension sur les grilles de commande est de -18.3V.

4- Solution alternative

Même si la tension d'alimentation chute quand l'ampli travaille à forte puissance, la chute ne se propagera pas aussi rapidement vers la grille écran. Vous pouvez ainsi obtenir des pics de puissance maximale continue de 100ms pour un condensateur de 470µF. Il n'est évidemment pas possible de mesurer la puissance sinusoïdale continue, puisque alors l'électrochimique a le temps de se décharger.

Dans l'exemple à droite, c'est l'électrochimique de 1000µF qui alimente les grilles écran. Ces condensateurs ne doivent être prévus que pour une tension d'alimentation de moitié, donc par exemple 250V. La présence de la diode est nécessaire.

5- Un peu de théorie sur la régulation et l'asservissement

On peut utiliser une alimentation plus faible car la puissance nominale n'est que rarement demandée. Une stabilisation du point de fonctionnement qui tienne compte de la tension d'alimentation est interessante, car elle permet également de compenser les variations de la tension de secteur.

Pour éviter qu'un déplacement du point de fonctionnement n'ait des répertcussions audibles, la plupart des concepteurs règlent le courant de repos à une valeur élevée (fonctionnement en classe A pure ou AB très près de la classe A). Le courant moyen ne varie pas beaucoup avec la puissance sonore à fournir.

Par contre j'arrive à faire travailler mes amplis avec un courant anodique de repos de 8mA par lampe, alors que le courant anodique moyen à pleine puissance est de 75mA.

Le but du système 1 et du système 2 est de rendre l'ampli insensible aux variations de la haute tension, qu'elle qu'en soit la raison.

Il s'agit d'une commande prédictive qui mesure une valeur A pour modifier une valeur B pour stabiliser une valeur C, la valeur C étant le point de fonctionnement, et donc la dissipation dans le tube (courant anodique moyen).

Il n'est pas possible de mesurer et d'agir directement sur le courant anodique, car il varie beaucoup trop (selon le message musical à amplifier).

Asservissement	Système 1	Système 2
Valeur mesurée (A)	Tension anodique	Tension de grille écran
Valeur modifiée (B)	Tension de grille écran	Tension de grille de commande
Valeur à stabiliser (C)	Le point de fonctionnement (courant et puissance dissipée)