Amplificateurs à tubes
Les caractéristiques particulières de la contre réaction globale
Contre réaction

Le "capacvitor blocking" est un phénomène qui apparait dans certains amplificateurs à lampes dont les effets de la contre réaction globale ont été mal étudiés.
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Sur une page précédente, nous avons vu qu'une contre réaction trop importante réduit la marge de blocage d'un amplificateur en utilisant toute la réserve de l'ampli pour tenter de linéariser le signal en sortie de l'ampli, quand celui-ci commence à saturer.

Mais dans les amplificateurs plus puissants nécessitant des tubes de commande pour attaquer les tubes de puissance, il y a un phénomène qui dérange plus qui peut apparaitre.

Capacitor blocking

Quand l'amplificateur utilise toute sa marge de réserve, certains tubes peuvent travailler en classe AB2 (donc avec un courant de grille de commande). Ce courant va rapidement polariser plus négativement le tube correspondant, l'amplificateur peut même passer en "capacitor blocking": la polarisation est tellement négative que le tube passe brusquement en cut off. Cet effet est plus présent avec les tubes de commande qui ont un "sharp cutoff"; donc les tube d'attaque.

L'effet est beaucoup plus présent quand on utilise des condensateurs de couplage de valeur trop élevée qui mettent plus longtemps à se décharger. L'effet est également exacerbé avec une contre réaction importante: quand la liaison du signal est coupée, la contre réaction va tenter de corriger en produisant un signal d'une amplitude encore plus grande.

La page de selection des triodes (triodes d'attaque des tubes de puissance) permet de sélectionner les triodes qui ont une marge de blocage plus importante.

La contre réaction locale augmente la marge de blocage car elle n'agit que sur les tubes de puissance. Comme elle agit là où les distorsions sont les plus fortes, on peut réduire la contre réaction globale et toujours avoir le même faible taux de distorsion.

C'est un amplificateur qui fonctionne très bien quand on lui demande de reproduire des sinusoidales (et même les crénaux, il s'en sort très bien), mais qui flanche complètement lors d'un test d'écoute.

Les coupables sont une contre réaction trop forte et des condensateurs de couplage qui ne permettent pas à l'ampli de fonctionner en classe AB2 avec un courant de grille.

Mais comment faire pour que l'ampli puisse travailler en classe AB2?

En plaçant une triode supplémentaire en montage anode commune (cathode suiveuse) entre la triode du déphaseur et la pentode de puissance. La triode fournit suffisamment de courant pour que la grille de commande du tube de puissance devienne positive.

Il y a toujours un condensateur entre le déphaseur long tail et l'étage de commande, mais il n'interfère plus dans le fonctionnement de l'ampli: la triode fournit un courant suffisant sans devoir passer elle même en classe A2. La grille de la triode reste toujours négative par rapport à la cathode et aucun courant ne circule. On peut utiliser un ECC82 qui peut fournir plus de 10mA.

Le réglage du courant de repos se fait maintenant avec l'ajustable placé dans le circuit de grille du tube de commande. Ce tube doit avoir une alimentation suffisamment négative sur sa cathode.

On parle beaucoup de classes de fonctionnement sur cette page. Plus de détails via ce lien.

Trois images d'enveloppe du signal. Ce n'est pas le signal sinusoïdal qui nous interesse, mais l'amplitude du signal. Le signal envoyé à l'ampli alterne entre deux niveaux: niveau pour obtenir la puissance nominale +3dB, le même niveau réduit de 20dB.

A
Un signa idéal: l'amplificateur récupère immédiatement quand l'amplitude du signal diminue. Cet amplificateur utilise une commande en classe AB+ non pas pour obtenir une puissance plus elévée, mais pour stabiliser le point de fonctionnement des étages de puissance. La contre réaction est limitée.

B
L'exemple typique d'un bloquage par une contre réaction beaucoup trop énergique. Quand l'amplificateur arrive en saturation, la contre réaction tente de corriger le signal de sortie. La contre réaction augmente encore l'amplitude du signal envoyé aux tubes de puissance. Le signal de commande est devenu si fort que la tension de grille devient momentanément positive par rapport à la cathode et il se produit un redressement du signal. Le tube de puissance passe ainsi de la classe AB à la classe C. La distorsion est fort présente (plus que s'il n'y avait pas eu de contre réaction). Quand l'amplitude du signal diminue, l'étage est toujours en classe C et ne laisse rien passer. Au bout d'environ 300ms la polarisation correcte revient. En utilisant une contre réaction globale importante sans tenir compte de son influence sur l'ampli, on a en fait coupé l'oxygène de notre amplificateur!

Cet effet est causé par une combinaison d'éléments malheureux: une résistance de fuite (de grille) de valeur trop élevée et une contre réaction trop énergique.

C
Un cas classique d'auto bias trop prononcé: L'amplification diminue par un déplacement du point de fonctionnement des tubes quand un signal de forte amplitude doit être amplifié. L'ampli passe également de la classe AB à la classe B.

Quand le signal à amplifier diminue, le signal en sortie est trop faible (fonctionnement en classe B) mais l'amplitude augmente quand l'ampli repasse en classe AB. La récupération est progressive.

L'auto bias est souvent une fonction recherchée dans certains amplificateurs, car il stabilise automatiquement le point de fonctionnement des amplis, réduisant si nécessaire la puissance dissipée. Si on ajoute une contre réaction beaucoup trop forte, on pousse l'ampli en classe B ou C dès que la puissance maximale est atteinte.

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