| Déjà du temps des lampes on avait des amplificateur opérationnels. Ils étaient principalement utilisés dans les ordinateurs analogiques, les "computors". |
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Historique des amplificateurs opérationnelsLa théorie des amplificateurs opérationnels était déjà établie avant que des circuits pratiques étaient disponibles. La caractéristique principale d'un tel ampli est son amplification très élevée, dont on réduit le gain par une contre réaction. Le gain très élevé de l'ampli fait qu'on peut l'assimiler dans des simulations à un gain infini.Les premiers circuits qu'on pourrait associer à un ampli opérationnel étaient équipés de trois triodes; les trois triodes sont nécessaires pour arriver à un gain suffisamment élevé. Ces amplis avaient uniquement une entrée négative, permettant d'appliquer plus facilement une contre réaction. Il n'y avait pas d'entrée positive. Bien que le premier étage (6SL7) est une double triode en mode symmétrique (montage de Schmitt), l'entrée positive n'est utilisée que pour le réglage du bias (point zéro). Le second tube est un 6SJ7 (pentode) et le tube de sortie un 6L6 (tétrode à faisceaux dirigés). Pour éviter des déphasages néfastes, l'ampli a une bande passante qui commence à 0Hz: ils sont donc couplés directement, d'une triode à l'autre. Pour arriver à la tension correcte de la grille on utilise un "voltage shifter" une petite lampe néon dont la chute de tension est constante (souvent entre le second et troisième étage) et un diviseur de tension entre le premier et second étage. Le diviseur de tension produit une réduction de l'amplification, mais c'est souvent la seule manière de coupler directement des triodes. Ce premier circuit était utilisé pendant la seconde guerre mondiale par l'armée américaine pour amplifier le signal d'erreur d'un radar de poursuite pour commander les canons de la DCA. Une des caractéristiques de ces amplis est la tension d'alimentation symmétrique (+ et - 300 ou 350V) qui sera standardisée dans les amplis suivants à +300 et -300V.
GAP/R K2-WLa firme GAP/R (George A. Philbrick Researches) a mis différents a-ops équipés de deux tubes sur le marché. Ces circuits utilisent deux 12AX7, la version américaine du ECC83 (double triode à gain élevé). Le circuit est monté dans un soquet octal qui est plus grand que les soquets noval utilisé par les doubles triodes.Le facteur d'amplification est de 15.000×, ce qui correspond à 83dB, à quelques dB près le même gain qu'un A-op moderne. L'alimentation est double, +300V et -300V. Le signal à l'entrée (common mode) peut varier de +50V à -50V sans fausser le fonctionnement de l'ampli, et le signal en sortie varie également de +50 à -50V. L'a-op est couplé directement et peut amplifier des signaux continus. Dans le schéma on voit le premier tube monté en comparateur (la cathode est commune pour les deux triodes). La première triode du second tube est monté en amplificateur de tension et la seconde triode est montée en cathode suiveuse pour avoir une impédance de sortie suffisamment basse. Plusieurs résistances et même une lampe néon servent à stabiliser le point de fonctionnement des différents tubes, même avec une tension commune à l'entrée qui peut varier. Il y a 3 condensateurs de faible valeur qui assurent la stabilité de l'ampli. Malgré ces petits condensateurs, le temps de montée est de 2µs. La documentation ne parle pas du temps de descente, qui doit être nettement plus long (la sortie est asymmétrique). Ces temps sont indiqués avec une charge infinie et sans tenir compte des capacités parasites, ce qui n'est pas le cas en pratique L'impédance de sortie est relativement basse, mais le circuit ne peut pas commander directement des charges à basse impédance: la résistance cathodique du tube de sortie fait 270kΩ ce qui limite automatiquement le courant maximal que l'ampli peut fournir. Les tubes ECC83 (et leur équivalent américain) fonctionnent le mieux avec une tension anodique élevée et un faible courant. Il existe également un ampli K2-X qui a des caractéristiques un peu meilleures: gain plus élevé, temps de montée de 1µs, mais le courant est plus élevé. Il est fait usage d'un autre tube en sortie, le 6AN8 (tube européen compatible: ECF82). Pour encore augmenter les caractéristiques, on peut ajouter une résistance de 100kΩ vers le -300V, ce qui augmente le courant dans la triode de sortie. Le K2-P est un circuit de compensation pour réduire la dérive. Notez que la sortie de l'ampli est à 0V quand il y a une tension légèrement plus positive sur l'entrée positive par rapport à l'entrée négative. Bien qu'il ait une entrée positive et une entrée négative comme un a-op moderne, le circuit n'est pas un a-op parfait. Un K2-B est un "booster", mais on ne trouve pas de documentation concernant ce montage.
Je ne connais pas d'amplificateurs audio qui utilisent de tels composants: il n'est pas nécessaire d'amplifier la composante continue et on peut se passer d'une telle complication.
Evolution vers les transistorsEntre temps les premiers a-ops à transistors font leur apparition, mais on utilise des transistors au germanium qui ont un faible facteur d'amplification, une bande passante très limitée et un courant de fuite important. C'est de cette période que date le standard d'alimentation de +15 et -15V.
On continue d'utiliser des lampes dans les meilleurs a-ops, comme le dernier exemple qui utilise deux doubles triodes 5751 dans les deux premiers étages et une double triode 12AU7 dans l'étage de sortie. Ce montage parfaitement symmétrique est un des dernier amplificateurs opérationnels à lampes. Ici ausdsi on peut légèrement augmenter le courant que l'ampli peut fournir en ajoutant une résistance externe. |
On trouve encore régulièrement de tels montages (même avec les tubes d'origine), mais les résistances au carbone doivent toutes être remplacées: leur valeur peut avoir changé et ces résistances produisent maintenant un bruit de fond important.
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