Amplificateurs à tubes
intermodulation, contre-réaction, harmoniques,...
Contre réaction

La contre-réaction locale est moins connue que la contre réaction globale. Elle permet de corriger les défauts là où ils se présentent, sans déranger le fonctionnement global de l'amplificateur.
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Contre réaction locale

La contre-réaction locale est peu connue, et pourtant elle a de nombreux avantages. Elle est appliquée là où la distorsion est la plus importante, donc à l'étage de puissance. La contre réaction locale n'est possible que si chaque tube de puissance a son tube de commande propre:
  • C'est toujours le cas avec les amplificateurs single ended (pas de push pull)

  • C'est également possible avec le montage Williamson, ce circuit peut parfaitement être modifié pour une contre réaction locale.

  • Un circuit long tail ou mullard peut également être modifié, mais la différence d'amplitude du signal des deux triodes doit être compensé. Cela se fait le plus aisément en mesurant la distorsion totale.

  • Les montages cathodyne ne peuvent pas être adaptés à cause de l'impédance différente entre anode et cathode, le montage paraphase est également difficile.



Contre réaction via l'anode
Shunt - Shunt
Shunt
Shunt

Contre réaction locale vers l'anode du tube précédent

Une première possibilité est de placer une résistance de valeur élevée entre l'anode du tube de puissance et l'anode du tube précédent, éventuellement avec un petit condensateur de 10pF en parallèle pour limiter la bande passante (c'est pas un émetteur radio qu'on construit). La contre réaction n'agit que sur le tube final.

Cette contre-réaction locale peut être utilisée s'il faut une légère correction (résistance de 1MΩ). C'est par exemple le cas avec les amplificateurs single ended ou la pentode de puissance ne reçoit qu'un signal relativement faible.

La contre réaction est de type shunt-shunt (parallèle en entrée, parallèle en sortie): elle diminue l'impédance de sortie, mais également celle d'entrée: la triode doit se battre contre la contre réaction et peut produire une distorsion (qui n'est pas corrigée par la contre réaction, puisqu'elle se produit dans la triode, qui se trouve hors de la boucle).

Un moyen plus élégant d'ajouter la contre réaction est le montage super triode (STC-super triode connection) où on apporte la contre réaction via une triode. Ce montage nécessite une triode supplémentaire, qui ne sert que pour la contre réaction.

Avec une contre réaction importante, les distorsions augmentent à nouveau, mais elle sont maintenant causée par la triode préamplificatrice. La méthode suivante est meilleure car elle englobe à la fois la triode et la pentode.



Contre réaction via la cathode
Series - Shunt
Serie
Shunt

Contre réaction locale via la cathode du tube précédent

Une seconde possibilité est une résistance de 330kΩ entre l'anode du tube de puissance et la cathode du tube de commande (rassurez-vous, ca marche très bien!). On ajoute un condensateur de 1µF en série avec la résistance pour éliminer la composante continue (accessoire pour un ECC82, nécessaire pour un ECC83).

On assume une amplification en tension des deux tubes de 1000× (60dB). La contre réaction va limiter l'amplification à 330× au maximum (50dB), la contre réaction est donc de 3× ou 10dB.

Cette contre réaction est interessante si elle peut être utilisée, car elle corrige à la fois le tube de puissance et la triode de commande. Elle réduit l'impédance de sortie (prise shunt) et augmente l'impédance d'entrée de la triode (injection série).

Ce montage peut être utilisé à la fois dans les amplificateurs push pull avec étage de commande séparé (montage de type Williamson) et dans les amplificateurs single ended.

Dans le cas d'un amplificateur single ended, il s'agit pratiquement d'une contre réaction globale, puisqu'elle englobe les deux tubes (préampli et tube de puissance). Dans ce dernier cas, on préfére prendre la contre réaction au secondaire du transfo pour également réduire les distorsions causées par le transfo.



Contre réaction via la cathode du tube de puissance
Series - Shunt
Serie
Shunt

Contre réaction locale via la cathode du tube de puissance

C'est la version simplifiée du montage précédent, qui est souvent utilisée pour les amplificateurs single ended. L'injection de la contre réaction ne se fait plus à la cathode du tube précédent, mais à celle du tube de puissance. Le signal est prélevé maintenant au secondaire, ce qui permet d'englober le transfo dans la bouche de contre réaction.

Ce montage permet une réduction de l'impédance de sortie et une augmentation de l'impédance d'entrée du tube de puissance. Par contre il nécessite un signal d'attaque plus puissant: dans un petit amplificateur avec PCL86 il faut augmenter la tension de commande de 5V effectifs pour atteindre la même puissance (utilisation de la sortie 8Ω). Si le transfo dispose de plusieurs sorties, on peut modifier le taux de contre réaction en prenant la contre réaction à un autre endroit.

Le branchement sur 4 ou 8Ω est recommandé, avec un branchement sur 16Ω le tube préamplificateur doit fournir un signal trop important. On remplace alors la distorsion du tube de puissance par celle du tube préamplificateur. Dans une situation idéale, la distorsion (principalement des harmoniques du second rang) du tube de puissance est compensée par la distorsion inverse du tube préamplificateur.


Avantages de la contre réaction locale

La contre réaction locale a comme avantage qu'elle réduit l'impédance des tubes de puissance. Le rendu des basses est mieux défini car le facteur d'amortissement est meilleur. La contre réaction locale réduit également une mauvaise adaptation du transfo (utilisation d'un transfo de sortie qui n'est pas parfaitement adapté aux tubes de puissance disponibles).

La contre réaction locale rend également l'amplificateur plus stable. Elle ne peut pas éliminer les distorsions introduites par le transformateur de sortie (sauf dans le dernier cas), mais c'est à la fois un avantage et un inconvénient: le transformateur produit un déphasage qui est parfois la cause d'oscillations difficiles à maitriser quand il fait partie de la boucle de contre réaction.

Avec la contre réaction vers la cathode on peut choisir un taux de contre réaction élevé car l'ampli ne devient pas instable. Le taux est limité uniquement par le signal maximal que l'étage précédent peut fournir.

La contre réaction locale peut être appliquée simultanément avec la contre réaction globale. Comme la contre réaction locale a déjà réduit la plupart des distorsions, une contre réaction globale limitée suffit. Les deux contre réactions appliquées simultanément réduisent fortement l'impédance de l'ampli.

Une seule contre réaction globale dans un amplificateur de forte puissance peut le rendre instable, tandis qu'une seule contre réaction locale ne tient pas compte des distorsions des composants hors de la boucle.

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