Amplificateurs à tubes
Gyrateur à la place d'une self
Gyrateur

Certains anciens amplificateurs avaient une self de filtrage pour réduire le ronflement. Un gyrateur est un circuit électronique qui remplace la self induction
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Une self-induction est un bobinage avec beaucoup de métal pour stocker de l'énergie comme dans un condensateur. Si dans le condensateur l'énergie est stockée sous forme de tension électrique, elle est stockée dans une self sous forme de courant.

Comment fonctionne une self-induction

Le but des condensateurs et de la self est de fournir de l'énergie au moment où la diode n'est plus en conduction, donc de maintenir la tension la plus stable possible. Les amplificateurs push pull peuvent avoir un filtrage moins poussé dans l'étage final, puisque l'effet des ondulations de la tension est réduit par le montage symmétrique, mais un amplificateur single ended et les étages de préamplification ont besoin d'un filtrage plus poussé, car les ondulations résiduelles s'entendent dans les haut parleurs comme un bourdonnement.

Les anciens amplificateurs avaient une bobine de filtrage car les électrochimiques n'avaient qu'une capacité limitée: 16µF, 32µF et puis deux fois 50µF, ce qui était trop faible pour atténuer suffisamment le bourdonnement du secteur. Mais on pouvait ajouter une self pour mieux lisser la tension.

On dispose actuellement d'électrochimiques de haute capacité, 400µF ou plus, une self de filtrage n'est donc plus nécessaire. Mais si tu désires réparer un ancien ampli ou si tu veux malgré tout utiliser une self de filtrage, sache qu'il existe une alternative, notament un gyrateur qui est un petit circuit électronique qui existait déjà du temps des lampes, mais qui était peu utilisé à cause de son mauvais rendement (perte de tension trop élevée dans la lampe). Ce n'est plus un problème avec les transistors et mosfets.

Si vous restaurez un amplificateur ancien et que vous gardez les diodes thermo-ioniques, sachez que la valeur du condensateur est limitée (par exemple à 50µF) parce que le courant maximum ne peut pas dépasser une certaine valeur. L'utilisation d'une self (ou d'un gyrateur) est nécessaire pour réduire le ronflement.

Un gyrateur est plus petit qu'une self et ne capte pas les champs magnétiques, le placement dans l'ampli est donc beaucoup plus aisé.

Gyrateur dans les téléphones

On a utilisé des gyrateurs dans les téléphones reliés à une ligne terrestre POTS (plain old telephone set). Les téléphones très anciens avec cadran rotatif avaient un transfo qui servait de self, mais les appareils plus petits avec boutons poussoir (et les téléphones sans fils) devaient avoir un gyrateur pour stabiliser le courant dans la boucle et séparer la composante alternative (paroles).

Les gyrateurs sont encore utilisés dans certains circuits modernes (filtres) où ils remplacent les self-inductions, mais nous n'allons pas décrire ces circuits.

Petit exemple

Une self induction ou un gyrateur est utilisé pour stabiliser le courant. Il ne s'agit absolument pas d'une source de courant constante (CCS: constant current source) mais une source qui s'adapte à la demande. Voici un petit circuit en exemple. Il y a deux composants importants: le condensateur et la résistance de l'émetteur. Regardez comment on branche le condensateur: entre l'émetteur et la résistance d'émetteur.

Au repos (courant nul ou très faible) il y a une tension qui s'établit aux bornes du condensteur pour rendre le transistor conducteur. Il y a une tension de 0.63V, la tension nécessaire pour rendre la diode émetteur-base conductrice. Le transistor entre en conduction et limite la tension entre émetteur et collecteur à environ 1.2V.

Quand un courant plus important est demandé, il y a une chute de tension aux bornes de la résistance d'émetteur, ce qui empèche l'augmentation du courant. Le condensateur se charge lentement et le transistor conduit plus fort. A courant constant, le tension aux bornes du transistor va vers 1.2V. Le circuit limite les variations du courant comme une self induction.

Circuit effectif

Le montage à droite est un circuit plus concret avec un transistor haute tension. Le courant maximal que le transistor peut fournir est de 1A, mais le courant est limité par la dissipation maximale dans le transistor. Le transistor doit êtree monté sur un refroidisseur de taille suffisante. En fonctionnement à courant constant il se produit une chute de tension d'environ 5V aux bornes du transistor.

Quand le courant doit augmenter, il apparait une tension plus élevée aux bornes de la résistance de source, ce qui rend le gate moins positif et limite l'augmentation du courant dans le transistor. Le condensateur se charge lentement et le transistor a une conduction accrue.

La zener de 12V et la résistance de source limitent le courant maximal dans le transistor. Ce gyrateur correspond à une self-induction de 47H avec une résistance ohmique de 60Ω.

La tension de sortie n'est absolument pas stabilisée, au contraire: quand il y a une brusque demande de courant la tension en sortie chute (la différence de tension sur le transistor augmente). C'est pour cette raison que le condensateur de sortie (dessiné en hachuté) est absolument nécessaire dans un ampli. La valeur du condensateur C1 ne doit pas être trop élevée pour que le gyrateur réponde suffisamment rapidement aux changements de courant.

Le gyrateur ne peut pas être utilisé sans condensateur de sortie car il fausse le fonctionnement de l'ampli en rendant la tension d'alimentation dépendante du courant instantané.

Gyrateur comme résistance de charge dans un étage d'amplification

On utilise parfois un gyrateur comme résistance de charge dans un étage d'amplification parce qu'il a une impédance dynamique pratiquement infinie. Le facteur d'amplification de l'étage se rapproche donc de l'amplification théorique (µ) de la triode. mais évidemment cette valeur théorique n'est jamais atteinte, car les variations de tension sur l'anode réduisent le facteur d'amplification, surtout avec des triodes.

L'utilisation d'un gyrateur comme résistance de charge n'est pas vraiment utile dans un étage préamplificateur car il ne permet qu'une faible augmentation du gain pour une complexité accrue.

Attention, le gyrateur n'est pas une source de courant constante (CCS: constant current source). Une SCC fournit un courant constant et la tension aux bornes du SCC peut varier dans une grande proportion. Le gyrateur fournit un courant constant instantané, mais qui s'adapte lentement à la charge en tentant de garder une chute de tension constante aux bornes du gyrateur.

Découplage de l'étage de préamplification



Une self-induction ou un gyrateur ne sont actuellement plus nécessaires car nous avons des condensateurs de valeur élevée pour lisser suffisamment la tension d'alimentation. Mais ce montage peut être très utile pour alimenter l'étage préamplificateur dans un ampli push pull travaillant en classe AB.

Un tel ampli tire un courant important quand il travaille à puissance élevée. La différence en courant van de 1 à 20 et plus (8mA au repos et 160mA à pleine puissance). Cela produit inévitablement une variation de la haute tension quand l'amplificateur doit fournir une forte puissance.

Ce petit circuit découple la tension du prémpli de la tension d'alimentation générale. Quand la tension d'alimentation diminue, la diode n'est plus en conduction et empèche la chute de la tension des étages préampli.

On trouve de nombreux circuits sur l'internet. Certains sont beaucoup trop compliqués, d'autres n'ont aucun effet. Ce petit circuit est par contre très efficace et je l'utilise dans tous mes amplis (en fait il ne s'agit que de l'ajout d'une diode au silicium).

J'entend très bien la différence: l'ampli est beaucoup plus stable, la puissance fournie n'influence pas l'image sonore (pas d'effet de compression), l'ampli récupère directement après un demande de puissance,... Le distorsion d'intermodulation est réduite (influence d'un signal basse fréquence haute puissance sur le message musical normal). Et tout ceci grâce à une seule diode...

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