Amplificateurs à lampes
Mon amplificateur ronfle
Réparer les pannes

"J'ai construit un amplificateur et celui-ci ronfle fortement, même avec des condensateurs neufs de valeur très élevée" Comment réparer ce défaut?
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Situons le problème: vous construisez un amplificateur selon un schéma fourni, et une fois placé dans son boitier métallique, l'amplificateur ronfle fortement. Il ne s'agit ici pas d'un amplificateur dont les condensateurs ont perdu leur capacité, mais d'un ampli récent construit avec des composants actuels.

Le schéma est correct, il n'y a pas d'erreur de cablage, et pourtant l'ampli produit un ronflement bien notable.

Le circuit à droite qui n'est pas réalisé selon les règles de l'art "classique" ne produit aucun ronflement, même avec un seul condensateur haute tension de 50µF. Et il est parfaitement stable et ne se met jamais à osciller.

Une des règles de l'art, c'est qu'un circuit ne peut être mis à la masse qu'à un seul endroit. Cette règle est tout à fait correcte, mais souvent on n'en comprend pas la raison et elle est mal mise en application.

Toutes les alimentations peuvent produire un ronflement ou des oscillations parasites: c'est la tension de chauffage des tubes (que la tension soit redressée ou non) et la haute tension redressée. Les tensions supplémentaires, par exemple la tension de polarisation négative des tubes de puissance ne joue aucun rôle car le courant qui circule dans cette partie est extrèmement faible.

Tension de chauffage du filament


1: parfait -- 2: mauvais
Nous allons décrire un circuit de chauffage des filaments sans redressement, pour ensuite passer au circuit haute tension, qui lui nécessite un redressement.

Le premier circuit est le circuit correct, avec un cable d'alimentation double qui alimente tous les filaments. Généralement un des fils est mis à la masse pour éviter un potentiel flottant. Le fil ne peut être mis à la masse qu'à un seul point.

Parfois le circuit de chauffage est mis à la masse au point médian du transfo, mais ce n'est pas absolument nécessaire. Comme cette mise à la masse sert principalement à éviter les potentiels flottants, la mise à la masse peut se faire via une résistance de 10kΩ car il n'y a aucun courant qui circule vers le chassis.

Le second circuit se retrouve dans certains amplificateurs merde in china ou des postes de radio à lampes. On utilise la masse (le chassis) comme second conducteur pour économiser du cuivre. Le problème c'est qu'il y a un courant important qui circule dans ce cable (et donc également dans le chassis). Il faut compter un courant de 2A par lampe de puissance, et dans un ampli il y en a au moins 4. Il y a une différence de potentiel entre la connection au chassis du transfo et la connection au chassis du dernier tube.

Mais la partie audio est également mise au chassis: le conducteur de masse de la prise cinch entrante est mise à la masse à un coté de l'ampli, plus loin le préamplificateur prélève sa masse d'un autre point du chassis, et la sortie est référencée à un endroit encore différent. Or sur tout le chassis, il y a une différence de potentiel, causé par le courant de chauffage des tubes. Au signal sur la prise cinch d'entrée de l'appareil se superpose le signal 50Hz à l'entrée du préampli.


Parfait


Mauvais


Correction

Si votre ampli se met spontanément à osciller, c'est peut être que la contre-réaction est branchée à l'envers (contre réaction positive = oscillateur):
  • inversez les fils qui prélèvent la contre réaction au transfo de sortie (points jaunes) ou
  • inversez les fils qui vont de l'anode des tubes de puissance au primaire du transfo (points verts)
L'amplificateur doit pouvoir fonctionner avec les deux fils de la contre réaction en cours circuit. Si ce n'est pas le cas, c'est que l'amplificateur a d'autres problèmes...

Alimentation haute tension

Je vous ai dessiné à droite un amplificateur très schématique. Ce qui est important ici, c'est que chaque étage forme un tout, avec son tube amplificateur, ses résistances, son condensateur de couplage et de découplage.

Chaque étage a un point central où toutes les lignes négatives se regoignent. Tous les points négatifs sont reliés ensemble par du gros fil, de préférence dans le sens de l'amplification.

La ligne négative est ici aussi reliée au chassis à un seul point, notament près de l'étage le plus sensible. La mise au chassis est plus importante ici que pour la tension de chauffage. La ligne négative sert de référentiel (toutes les tensions sont référencées par rapport à cette ligne négative).

Si le chassis métallique n'est pas mis à la masse (au référentiel négatif) il va y avoir une légère tension alternative sur le chassis (parasites atmosphériques, influence d'autres appareils situés à coté,...). Il y aura un couplage capacitif du chassis vers les composants (condensateurs de couplage,...). La tension alternative se retrouve ainsi dans l'amplificateur, c'est ce que montre le schéma à gauche.

J'ai connu un tel cas avec un amplificateur installé à la côte belge. A l'époque la BBC émettait à très forte puissance (1500kW). Les ondes étaient captées par le boitier (qui n'était pas mis à la masse) et détectées par les tubes (effet diode). On entendait ainsi très faiblement BBC World Service dans les haut parleurs....

Utiliser le chassis comme référentiel négatif n'est généralement pas une bonne chose (c'est montré sur le mauvais exemple à droite). Cela se fait dans certains amplificateurs bon marchés, mais ce n'est pas recommandé. Le problème c'est qu'ici il y a également un courant qui circule dans la ligne négative.

Dans certains circuits vraiment très mal réalisés le courant des étages de puissance (250mA en pointe) passait par le chassis et se retrouvait à l'entrée de l'amplificateur. Quand on augmentait le volume, l'amplificateur se mettait à osciller fortement à une certaine fréquence: il se produisait une boucle de réaction positive via le chassis.

Un exemple d'une mauvaise réalisation pratique est montré à droite. Et pourtant le constructeur a suivi le schéma à la lettre!

  1. La tension d'alimentation négative est injectée dans le chassis quelque part entre le premier et le second étage. Mécaniquement c'est une construction logique, car l'alimentation avec son redresseur et ses condensateurs de filtrage aboutit environ à la hauteur du second étage.

    Mais le courant de l'étage de puissance doit ainsi parcourir tout le chassis. Il y a une très légère différence de potentiel entre le chassis au second étage et à l'étage de puissance. Cette différence de potentiel est amplifiée par les différents étages et fait que l'ampli oscille à forte puissance quand on met le volume au maximum.

  2. La contre-réaction négative est prélevée sur place,... donc tout près de l'étage de puissance. Mais la contre réaction est injectée au premier étage. Or la prise cinch est mise à la masse près du premier étage. A la contre réaction négative (qui est très utile) s'ajoute une tension parasite causée par la consommation des tubes de puissance.
On voit ainsi qu'un schéma très bon en soi est totalement gâché par une mauvaise réalisation pratique! L'amplificateur (fabriqué en chine) se mettait à hurler dès que le potentiomètre du volume était mis à plus des 2/3. Le consommateur a échangé l'amplificateur, mais le nouvel amplificateur (arrivé quatre mois plus tard) avait évidemment exactement le même problème.

Vous croyez qu'une telle erreur apparait directement quand on ouvre le boitier? Non, parce que les cablages correspondent parfaitement au schéma. C'est pour cela qu'il ne faut jamais utiliser le chassis comme référentiel: on ne remarque pas qu'il y a un problème. Mais en y regardant de plus près, on voit que le négatif de l'alimentation haute tension arrive au chassis près de la seconde triode.

La première triode a elle plusiers référentiels: le chassis à la prise cinch (X), la contre réaction prélevée sur le chassis à la hauteur des tubes de puissance (Z) et le négatif du condensateur de découplage mis au chassis à un troisième point (Y)...

La correction est montrée sur le dernier schéma

  • où chaque étage a un point de masse propre,
  • où l'alimentation négative passe d'un étage à l'autre,
  • où le signal de contre réaction est prélevé correctement et
  • où le chassis est mis au potentiel zéro au premier étage.
dans certaines situations il peut être interessant d'utiliser du fil blindé pour le signal de contre réaction (blindage à la masse du premier étage). Ce signal qui peut avoir une tension relativement élevée ne risque ainsi pas d'influencer d'autres étages.

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