Amplificateurs à tubes
Utilisation de transistors
Transistors
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Cet article fait suite à l'article sur un préamplificateur à transistors. Il est possible de remplacer un montage williamson complet par un montage à transistors.
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Les premiers amplificateurs à transistors: les transistors avaient une puissance limitée, ils coutaient cher et avaient un facteur d'amplification faible. Pour obtenir un volume sonore suffisant sans trop surcharger les faibles transistors, on limitait la bande passante et ces premiers amplificateurs avaient un son criard. La transition des tubes aux transistors a été très lente.

Un petit préamplificateur à transistors pour augmenter le signal envoyé à un ampli à lampes dont la sensibilité est trop faible. On peut également employer un ampli opérationnel de type LM741 qui a l'avantage d'un sweep rate limité. La bande passante est limitée à la source à moins de 500kHz, ce qui est une bonne chose car ces fréquences ne contiennent pas d'information sonore.

Un petit mplificateur hybride avec un transistor (amplification microphone) et une triode-tétrode.

Remplacement de la partie préampli d'un amplificateur à lampes par des transistors (et quelques triodes)

Utiliser des transistors à la place de triodes sans modifier le schéma n'est pas idéal:
  • Les transistors sont commandés avec un courant, pas une tension. Il faut adapter le circuit pour éviter les distortions

  • Pour commander l'étage de puissance il faut un signal alternatif de 10 à 40V selon le type de tube utilisé. Il faut donc des transistors haute tension, or ces transistors ont généralement un gain assez faible.
Utiliser des mosfets n'est pas une solution, car ces transistors ont une capacité de gate élevée, de plusieurs nF. (en comparaison, elle est de 2.3pF pour un ECC81). Même les transistors mosfet basse puissance ont une capacité élevée (BSS127: 25pF). Il faut un courant dix fois plus élevé pour obtenir la même bande passante qu'avec des triodes.

On dit toujours que les caractéristiques des tubes peuvent fortement varier. Eh bien, les caractéristiques des transistors peuvent varier encore plus! Que dites-vous d'un facteur d'amplification (hfe) qui peut varier d'un facteur 1:8? C'est pour tenir compte de ces caractéristiques que les montages sont réalisés d'une telle manière, mais il est malgré tout recommandé de choisir les transistors d'une même classe d'amplification, par exemple BC546B.

Si un transistor claque, il faut les remplacer tous les 4, c'est souvent le cas avec des montages à transistors. S'il y a une décharge interne dans un tube, les transistors vont aussi claquer. Une décharge interne peut se produire avec des tubes dont le vide n'est plus parfait.

A droite le montage que nous voulons remplacer, un montage williamson classique avec ECC83 et ECC81 (triode préampli, triode déphaseuse cathodyne et deux triodes de commande des tubes de puissance). La contre réaction est apportée via une résistance sur la cathode de la première triode. C'est le montage standard qui est utilisé pour commander des tubes de forte puissance comme les EL34, EL509 et KTxx. La dernière version à transistors peut aussi être utilisée pour des amplis basés sur une paire de EL84, EL300, EL504 ou PL508.

Dans l'introduction on traite des sujets suivants:

  • Le choix des transistors
  • Le calcul du gain nécessaire
  • La bande passante
  • La protection
  • Quel montage a finalement été choisi

Voici un tableau récapitulatif des montages (tous n'ont pas été testés avec les mêmes paramètres). Le gain dépend fortement des transistors utilisés. L'utilisation de transistors avec un gain plus élevé n'est pas forcément meilleure, car ces transistors produisent une distortion plus élevée, même avec des signaux de faible amplitude.

MontageTransistorsGainSweepRésistance HT
Double Schmitt solid stateBSS38 + BF422500×65V t-t (HT de 170V)100k
Cascode symmétrique solid stateBSS38 + BF422
BC546B + BF422
250×
620×
29V t-t (HT de 145V)
120V t-t (250V)
100k
Double Schmitt transistors et triodesBF422 + ECC81500×140V t-t (HT de 250V)62k
Cascode symmétrique transistors et triodesBSS38 + ECC81
BC546B + ECC81
280×
820×
100V t-t (HT de 208V)100k
Concertina (cathodyne)BF422 + PL504----- Amplificateur complet -----

Solid state?
Les premiers postes de radio à transistors étaient appellés "Solid State" pour dire qu'ils n'avaient plus de lampes de radio, mais uniquement des transistors. Mais il aura fallu plus de 15 ans pour que les radios à transistors deviennent aussi bonnes que les radios à lampes...

Le dernier montage est celui d'un amplificateur complet composé d'un étage préamplificateur, d'un étage déphaseur cathodyne et d'un étage de puissance push pull parallèle.

L'alimentation se trouve sur une plaquette, le préampli sur l'autre plaquette. Nous avons le transfo d'alimentation à gauche et celui de sortie à droite, et au milieu les tubes.

Avant la construction définitive dans un boitier en métal, je réalise un monobloc qui me permet de tester la stabilité de l'amplificateur dans des conditions réelles, donc aussi bien avec des signaux sinusoïdaux et carrés sur charge résistive qu'un signal musical sur haut parleur.

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