La conception générale
Les montages proposés ici sont des étages d'entrée permettent la construction ou la modification d'un amplificateur à deux étages en le dotant d'une liaison inter étages directe sans interposition d'aucun élément actif de régulation ou de polarisation dans le circuit du signal audio.
Deux exemples sont présentés dans cette page :
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un amplificateur SET EL 34 sans contre-réaction ;
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un amplificateur SET 2A3 sans contre-réaction.
Les amateurs expérimentés pourront adapter les montages à une grande variété d'amplificateurs et de topologies. La limite de ce concept semble toutefois être atteinte avec la 2A3 et ses 45 volts de recul de grille. Il n'a pas été testé avec des tubes nécessitant davantage de balayage comme par exemple la 300B qui requiert 140Vpp de modulation, difficiles à obtenir dans de bonnes conditions avec un seul étage d'entrée.
Les deux amplificateurs décrits dans la suite fonctionnent quotidiennement en biamplification active depuis environ 5 ans sans aucun incident ni nécessité de mise au point supplémentaire, ce qui démontre la fiabilité de la proposition.
Le schéma général
Le montage qui assure en un étage à la fois le gain en tension, le gain en courant et la polarisation correcte et monitorée des tubes de puissance ainsi que l'application de la haute tension sur ces tubes uniquement quand leur polarisation est correcte s'articule autour une alimentation bipolaire entre laquelle sont prises deux pentodes en montage pseudo triode dans un arrangement série permettant la réjection optimale du bruit de l'alimentation. Un circuit de type DC SERVO d'une conception particulière assure le parfait maintien de la polarisation du tube de puissance. En effet, il agit passivement à travers un photocoupleur de sorte qu'il n'existe aucune connexion entre ce circuit et le signal, hormis si l'on veut être absolument rigoureux l'entrée à haute impédance du DC SERVO en sortie de l'étage (plus de 1 MOhm).
Comme on le voit, on ne trouve sur le trajet du signal que des tubes et des résistances. On remarquera que le bouclage du courant par l'alimentation qu'on peut toujours objecter à la revendication d'une vraie liaison directe s'opère toujours à travers une pentode qui, même montée en pseudo triode, constitue un écran efficace contre l'influence de l'alimentation de par sa résistance inetrne. C'est là la différence fondamentale du circuit par rapport aux productions existantes qui revendiquent la liaison directe interétages mais en interposant des alimentations flottantes dans le trajet du signal, en connexion et interaction directes avec le signal BF comme le fait par exemple la configuration LOFTIN-WHITE, qui a le mérite d'être d'une extrême simplicité.
Le choix des tubes est le résultat d'une sélection optimale en termes de gain et de capacité en courant notamment, d'adaptation des types de tubes à ce circuit particulier et aussi d'écoutes prolongées sur des programmes musicaux variés. Les alternatives restent nombreuses, le choix de pentodes étant lié à un développement en cours nécessitant la mobilisation de la grille écran.
Ont été retenus pour les amplificateurs en exemple les types EF80 pour le SET EL34 et EF184 à plus grand gain​ pour le SET 2A3 qui requiert davantage de balayage. Ces tubes sont assez courants et de prix modique (environ une dizaine d'Euros pour des tubes corrects).
L'alimentation bipolaire est classique avec cellule CRC ou, pour une meilleure performance, CLC. En effet, on profite de l'alimentation bipolaire qui permet l'emploi d'une self double sans magnétisation permanente qui en limiterait les performances par chute de la valeur d'inductance.
Les filaments sont portés au potentiel médian de la haute tension négative de manière à respecter la tension filament - cathode maximale des tubes. De ce fait, l'étage d'entrée ne peut partager l'alimentation filament des tubes de puissance, ce qui n'est pas une contrainte majeure : ces alimentations sont très souvent distinctes et cela est de toute façon impératif dans le cas de tubes de puissance de type 2A3 ou 300B par exemple, en raison de leur tension filament spécifique.
Le DC SERVO et la temporisation - protection
Le DC SERVO assure le réglage précis et stable de la tension négative de grille du tube de puissance. Il a la particularité de communiquer avec les tubes au travers d'un photocoupleur. C'est le point spécifique le plus important du montage, et qui en conditionne la musicalité. L'AOP mis en oeuvre est un modèle quelconque d'usage général, par exemple de référence TL074 (un par canal).
La temporisation - protection surveille cette tension de grille et active un relais positionné en coupure sur la haute tension (ou autre mécanisme : primaire du transformateur s'il est dédié, filament de la redresseuse si possible etc.) lorsque la tension de polarisation atteint une valeur située dans une fourchette acceptable autour de la valeur de consigne : -20V pour le SET EL34, -43,5V pour le SET 2A3 pris en exemples.
Le montage mettant quelques minutes à se stabiliser, la présence de ce module temporisation-protection est fortement recommandée sinon impérative pour protéger les tubes de puissance voire les transformateurs de sortie.
La réalisation - quelques commentaires
Le montage peut être réalisé en point à point pour la partie audio et l'alimentation. C'est ce qui a été retenu pour les amplificateurs pris en exemple.
Le DC SERVO et la temporisation - protection sont réalisés sur circuit imprimé. Cette carte permet l'adaptation indépendante et précise :
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de la polarisation des tubes de puissance qui peut être adaptée au type employé ;
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de la fourchette d'acceptabilité mini/maxi de cette polarisation par le circuit de protection. Cette fourchette peut ainsi être réduite à volonté par rapport aux valeurs plutôt larges retenues sur les amplificateurs testés par souci de simplicité et qui sont :
EL34 2A3
tension de polarisation -20 -43,5
minimum -23 -53
maximum -13 -40
A ceux que cela intéresse, je propose le typon du circuit imprimé simple face supportant ces deux modules, avec schéma, notice et liste des composants ; laisser un message sur le site si vous êtes intéressé(e). Je ne fournis en revanche pas les composants hormis le photocoupleur pour des raisons de difficulté éventuelle d'approvisionnement. Le reste des fournitures est très courant. Le circuit est conçu pour permettre le montage de ce composant optique au choix sur le CI pour la commodité, ou au plus près des tubes pour aboutir à un circuit audio aussi court que possible si cela est souhaité. Il en va de même pour le relais de commande de la HT du tube de puissance.
Sur le circuit imprimé, les tensions de référence du DC SERVO et de la temporisation-protection sont obtenues par des résistances de précision alimentées par source de courant. Cela pour optimiser le montage suivant sa volonté, et notamment réduire si on le souhaite la fourchette d'acceotabilité de la tension grille du tube de puissance. Une fourchette de +/- 3V est un minimum permettant d'assurer la sécurité du tude de puisance tout en évitant les déclenchements intempestifs de la protection sur pic de saturation et/ou variation de la tension secteur par exemple.
En ce qui concerne les transformateurs dédiés à ce circuit, on a compris que le montage en requiert trois sauf à bobiner un modèle spécifique : haute tension, filaments et DC SERVO - temporisation - protection. La haute tension peut tout à fait être générée par un transformateur d'isolement 230V / 2x115V - 50VA ce qui en facilite l'approvisionnement. Pour rappel, l'alimentation filament ne peut pas être partagée avec celle du tube de puissance.
Particularité notable enfin, le -HT est la référence signal de l'étage amplificateur en tension et doit être relié au boîtier au plus près des prises d'entrée.
Bien que cela soit faisable, je déconseille de tirer la haute tension du montage à partir de celle fournie par le transformateur alimentant le tube de puissance. La dissymetrie des consommations en dégraderait en effet le rapport signal-bruit.
La topologie du montage implique que l'étage de puissance est porté au potentiel de la haute tension de l'étage d'entrée, ce qui ne pose pas de problème rédhibitoire vis-à-vis de la sortie de l'amplificateur dans la mesure où la liaison aux haut-parleurs mobilise un transformateur, si toutefois on vérifie que la borne négative de la sortie est bien déconnectée du 0V et laissée flottante. Cependant, il y a lieu de prendre toutes les mesures utiles, notamment dans le cadre d'une modification d'un matériel existant, pour que l'étage de puissance y compris son châssis et les bornes de sortie soient bien isolés.
On constate que les tubes de puissance voient leur cathode reliée au 0V ce qui élimine l'éventuelle polarisation automatique et ses inconvénients notamment la traversée de deux électrochimiques tête-bêche (celui dédié à la polatisation automatique et celui d'alimentation par le courant BF, que la configuration dite ULTRAPATH vise à corriger sans être aussi performante que le dispositif proposé ici, puisque la cathode, référence pour le tube de puissance,est l'armature négative du "condensateur ULTRAPATH" et non le 0V. Cette disposition est à prendre en compte si l'on choisit de modifier un amplificateur existant car dans ce cas, la haute tension dédiée à la puissance doit éventuellement être réduite de la valeur de cette polarisation (notamment si l'on souhaite maintenir la valeur de dissipation du tube de puissance), ce qui peut être l'occasion d'en améliorer le filtrage.
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