Mais sur ces pages consacrées aux amplificateurs, nous voulons nous interesser aux amplificateurs. Mais pour cela il faudra encore attendre l'arrivée de transistors plus puissants et plus fiables.

Les premiers transistors utilisables faisaient partie de la série OC (avec la letter "O" pour indiquer une tension de chauffage de 0V et el "C" pour les triodes à basse puissance). Pour les radiofréquences il y avait les transistors OC44 et OC45 qui pouvaient être utilisés pour les grandes ondes et les ondes moyennes avec un neutrodynage (compensation de la capacité de Miller). Les tubes OC70 à OC74 étaient utilisés pour une puissance audio de 100mW. La plupart des transistors de cette époque sont actuellement défectueux à causes de la fabrication qui était moins avancée.

Il n'y avait que des transistors PNP et il fallait un petit transformateur pour générer les deux phases. Un déphaseur à transistors n'était pas possible à cause des basses impédances d'entrée. On pouvait par contre éliminer le transformateur de sortie si le haut parleur avait une impédance de 16Ω ou plus. On est en pleine préhistoire...

Les transistors de la série AC sont plus fiables, nous avons la série suivante AC125, AC126, AC127 et AC128. En comparaison des tubes nous avons maintenant des transistors complémentaires, on peut fabriquer des amplificateurs sans condensateurs de couplage interstage.

Le premier circuit utilise un AC125 comme étage PNP. Il n'y a pas de stabilisation du point de fonctionnement de l'étage de puissance et les condensateurs ont une valeur tellement faible que les basses ne passent simplement pas. C'est une manière de réduire la dissipation dans les transistors, tout en faisant beaucoup de bruit. Le circuit n'a pas de contre réaction non plus.

La résistance R40 doit avoir une valeur telle que le courant de repos dans l'étage de puissance soit 3.4mA. Le courant dépend par contre fortement de la température de ces transistors. C'est surtout le cas pour les transistors au germanium, les seuls transistors qui étaient disponibles à l'époque. Il n'y a pas de compensation de la température de l'étage de puissance et le courant peut fortement augmenter quand les transitors chauffent. Il y a un système primitif pour limiter l'augmentation du courant via la résistance d'émetteur de 10Ω, mais cela provoque une perte de puissance.

Le montage peut être amélioré:

• La résistance R40 doit être remplacée par uen résistance NTC qui est placée près des transistors de puissance. La valeur de la résistance doit être déterminée pour avoir un courant de repos faible. On peut maintenant réduire la valeur de la résistance d'émetteur à 4.7Ω.

• Le point de fonctionnement doit être stabilisé. R16 doit être couplé à l'émetteur du transistor AC127 et sa valeur doit être réduite à 33kΩ.

Ce circuit a comme particularité que le courant du premier transistor passe dans le haut parleur. Cela ne porte pas à conséquence pour un courant de 1mA. La résistance R38 branchée au haut parleur au lieu de la masse permet une puissance un peu plus élevée (sweep plus élevé). Cette méthode sera également utilisée dans les amplificateurs suivants.

Quelques transistors au germanium:

OC72

Transistor qui était utilisé dans l'étage de commande, cet étage avait généralement un transformateur pour produire les deux phases. Les caractéristiques sont assez faibles: I: 50mA, P: 100mW, U: 32V. On utilisait deux OC74 dans l'étage de puissance (I: 300mA, P: 500mW, U: 20V). Le premier transistor de la série était le OC70 qui pouvait être utilisé comme premier étage: I: 10mA, P: 125mW, U: 20V. L'amplification en courant de ce transistor était de 15X. Pratiquement tous les transistors de cette série sont actuellement défectueux.

AC153

Un transistor un peu plus moderne qui était utilisé dans l'étage de puissance avec I: 500mA, P: 600mW, U: 32V. Chaque fabricant (Philips, Valvo,...) utilisait ses codes propres et cette pratique continue jusqu'à présent où on trouve des milliers de codifications de transistors aux caractéristiques identiques. La dissipation maximale ne peut être atteinte que si le transistor est bien refroidi.

AC128

Ce transistor est compatible avec le AC153: I: 1A, P: 1W, U: 32V. Ici aussi la dissipation maximale ne peut être atteinte que si le transistor est très bien refroidi. Le transistor complémentaire est le AC127. Quelque années plus tard on trouvera des transistors AC128/K et AC128/K qui sont électriquement identiques mais qui sont placés dans un boitier rectangulaire permettant de fixer le transistor directement sur le refroidisseur pour mieux évacuer la chaleur. Alimenté en 12V un tel ampli peut alors fournir une puissance de 2W.

AC187/01 AC188/01

La dernière version des transistors basse puissance: I: 2A, P: 1W, U: 25V. On ntrouve également ces transistors sous la référence AC187/K et AC188/K. On peut obtenir une puissance de 4W, qui est la puissance maximale qui peut être obtenue avec ces transistors. Le schéma avec AC187 et AC188 ressemble fort au schéma suivant. Comme on dispose d'une puissance un peu plus élevée on peut également amplifier les basses. Ces transistors étaient utilisés dans les appareils plus haut de gamme.

Le schéma d'un amplificateur d'une puissance maximale de 10W (8W continu). C'est un circuit de base qu'on va retrouver dans de nombreux amplificateurs. On utilise pour la première fois un transistor au silicium (BC107).

Il y a une contre réaction via la résistance de 1kΩ. Avec la résistance de 33Ω on obtient une amplification de 30X. La sensibilité de l'ampli est de 190mV pour une puissance de sortie de 5.7V rms. Le condensateur de 68nF détermine la fréquence la plus élevée que l'amplificateur peut reproduire et améliore la stabilité.

Pratiquement tous les inconvénients du circuit précédent sont éliminés:

• Il y a une stabilisation de la tension de sortie et cette tension peut être corrigée par l'ajustable de 100kΩ.

• Le courant de repos des transistors de puissance est stabilisé par la résistance NTC de 25Ω. la diode limite la tension maximale et il y a également un réglage du courant de repos. La diode est utilisée dans le sens de la conduction et il ne faut pas nécessairement utiliser une zener. Une simple 1N4148 peut tout aussi bien être utilisée.

Le "D" indiquait à l'origine une triode de puissance (PD500, le tube de stabilisation parallèle de la haute tension des téléviseurs couleurs). La même lettre est actuellement utilisée pour les transistors de puissance.

Les transistors AD161 et AD162 ont un facteur d'amplification élevé (minimum 80X), mais le circuit utilise malgré tout un courant élevé dans l'étage de commande (115mA). En fait on aurait pu réduire ce courant à 15mA (augmenter la résistance de 82Ω à 680Ω et la résistance de 220Ω à 1500Ω). Cela va réduire la dissipation dans l'étage de commande.

Le condensateur du haut parleur est chargé lors de la mise en route, ce qui produit un plop. Le schéma suivant a également le même problème, qui ne peut être éliminé qu'avec une alimentation symmétrique.

Le schéma a encore un point négatif, notament le courant de commande qui circule également dans le haut parleur. Ce courant est de 115mA et c'est une valeur trop élevée. On va voir comment éliminer ce problème dans le montage suivant.

L'amplificateur n'utilise qu'un seul étage préamplificateur, ce qui limite la sensibilité. Si la sensibilité est trop faible il faut utiliser une partie du montage précédent. Le courant dans l'étage préamplificateur est de 5mA. Le point de fonctionnement peut être corrigé via l'ajustable sur le collecteur. Le condensateur de 50µF est un condensateur de bootstrap qui permet d'envoyer la composante alternative de la sortie sans que le courant ne doive passer dans le haut parleur. Le bootstrap permet d'augmenter le sweep et peut éventuellement être utilisé dans le circuit précédent.

Il y a une stabilisation du point de fonctionnement (demi-tension d'alimentation) qui peut être ajustée si nécessaire via la résistance de 50kΩ.

Le courant de repos est déterminé par la zener de 5.6V, la résistance de 300Ω et la NTC de 1kΩ. Le courant de repos est réglé via l'ajustable de 3kΩ. Il y a 3 passages émetteur-collecteur dans le circuit, la chute de tension est donc d'environ 0.5V. Le réglage permet d'ajuster le courant dans le couple AC127/AC152 et donc également dans l'étage de puissance.

Le transistor AD166 peut fournir un courant plus élevé (5A maximum) et la dissipation est de 27W (si le transistor est parfaitement refroidi). Le AD166 utilise un boitier TO-3 qui sera également utilisé dans les transistors de puissance élevés (2N3055). Ce transistor a quelques inconvénients:

• Les transistors qui peuvent fournir un courant plus élevé ont une base plus large et donc une amplification moindre. C'est la raison de l'étage supplémentaire avec les deux transistors, tandis que le circuit précédent n'avait pas besoin de ces transistors supplémentaires.

• Ces transistors de puissance ne sont disponibles qu'en version PNP, ce qui oblige de construire un circuit quasi-complémentaire. Le fonctionnement est relativement symmétrique. Le courant dans l'étage de puissance est déterminé par la tension aux bornes de la résistance correspondante de 40Ω.

L'amplificateur a une alimentation simple et donc un condensateur de couplage vers le haut parleur. Ce condensateur pourra être éliminé plus tard avec les alimentations symmétriques.

Cet amplificateur fournit une puissance de 10W rms et peut enfin faire la concurrencer avec les amplificateurs à lampes. Mais on doit toujours faire appel aux lampes pour les puissances plus élevées, et ceci jusque dans les années 1970. Les amplificateurs de sonorisation utilisent souvent des tubes destinés à la déflection horizontale des téléviseurs (EL504) qui étaient plus fiables que les EL34 (et ces tubes étaient également moins chers). Voici quelques amplificateurs de sonorisation à lampes.

L'amplificateur idéal utilise l'étage préamplificateur du montage précédent (gain et impédance d'entrée plus élevé) couplé à l'étage de commande à transistors complémentaires de l'ampli ci-dessus.

L'alimentation est symmétrique et emploie un transformateur à prise médiane 10V + 10V (prévoir 25VA par canal). La sensibilité est de 250mV pour une puissance de 10W. L'avantage d'une alimentation symmétrique est que le ronflement est mieux éliminé. On choisit les condensateurs électrochimiques de la valeur la plus élevée possible.

Les deux diodes sont le finishing touch. Elles ne sont pas nécessaires, mais si elles sont placées dans un amplificateur ésothérique elles augmentent le son de manière phénoménale (ne pas oublier les cables oxygen free, autrement cela ne sert à rien). Les diodes qui ont une tension de seuil de 0.7V font qu'il n'y a pas de courant trop important qui circule dans le haut parleur si le réglage de la tension de sortie n'est pas parfait. On peut les cours circuiter si la tension à la sortie de l'ampli correspond parfaitement à la tension médiane. Le plus simple c'est de ne pas utiliser ces diodes, on peut alors également se passer d'un transfo à prise médiane.

Dans un amplificateur à lampes, on peut utiliser des composants de tolérance de 20% (sauf à certaines places) et l'ampli fonctionnera tout aussi bien. Ce n'est pas le cas avec les amplificateurs à transistors qui ont besoin de composants avec une tolérance de 5% ou moins. Un transistor qui est un peu hors limite va fausser la qualité sonore de l'ampli (plus qu'avec un tube usé).

A droite quelques transistors de puissance: le AD162 avec une dissipation maximale de 4W et un transistor moderne BDY20 (transistor au silicium, l'équivalent européen du 2N3055). En passant à un boitier plus gros le AD166 peut dissiper nettement plus.

Les premiers amplificateurs à transistors n'avaient pas de contre réaction et la qualité sonore était très moyenne. Mais cela n'avait pas d'importance: on avait enfin un amplificateur de petite taille qui pouvait fonctionner sur piles. En n'utilisant pas de contre réaction on pouvait se passer d'un transistor, à une époque où un transistor coutait plus qu'un tube. Ces amplificateurs étaient utilisés dans des aides auditives, dans des petites radios portables,... où la qualité sonore n'avait pas trop d'importance.

Quand on a commencé à fabriquer des amplificateurs à transistors de qualité plus élevée on a été obligé d'utiliser une contre réaction. Quand on est passé des transistors au germanium aux transistors au silicium on a du augmenter la contre réaction car le passage de la conduction à la non-conduction est plus abrupt. Les distorsions apparaissent principalement dans l'étage de puissance qui travaille enc lasse AB (les autres étages travaillent tous en classe A et n'ont pas ce problème).

Si on utilise toujours des amplificateurs à lampes, c'est parce que les amplificateurs à transistors doivent avoir une contre réaction plus poussée qui réduit la musicalité de l'ampli.

J'ai également fabriqué un petit amplificateur à transistors (au silicium).