OTARION AUDIO

Ce qui en fait un montage original :

- il repose sur l'architecture bipolaire des amplificateurs hybrides en classe AB décrits par ailleurs sur le site ;

- il est constitué en tout et pour tout de deux étages et de quatre composants actifs, dans la philosophie du circuit court ;

- il met en oeuvre un moniteur stabilisateur passif du même type que l'amplificateur pour casque.

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C'est le plus abouti de mes montages à ce jour, en ce sens qu'il met en oeuvre de la manière la plus pure l'esprit dans lequel j'ai décidé de diriger mes efforts : investir le maximum de valeur dans la conception et le design technique pour aboutir à des montages de très haute qualité avec l'économie de moyens la plus grande possible. Cette démarche est la seule qui puisse mettre à la portée des amateurs la réalisation de matériel propre à leur procurer un plaisir d'écoute élevé. Pour ce faire, je proposerai un kit en permettant la construction.

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Schéma simplissime donc : un étage d'entrée-driver pentodes, un suiveur à base de MOSFETs, une contre-réaction d'écran sur les tubes, point ! 2 tubes et 2 MOSFETS par canal, quelques résistances et diodes dans le circuit du signal, rien de plus.

L'étage d'entrée sur pentode montée en amplificateur à cathode commune est chargé par un tube de même nature. Il assure tout à la fois :

- le gain en tension,

-la polarisation en classe A et la commande de l'étage de sortie.

Cette disposition à deux tubes assure une symétrie de l'étage d'entrée tout au long de la vie des tubes, puisqu'ils vieillissent ensemble et de la même manière. Bénéfices :

- une tension continue ramenée sans difficulté à zéro en sortie de l'étage à l'aide du stabilisateur,

- une très bonne réjection du bruit de l'alimentation,

- une mise en route douce pour l'étage de sortie, les deux tubes se mettant à conduire progressivement de manière similaire à partir de la mise sous tension.

- une réduction importante de la distorsion propre de l'étage amplificateur en tension par courbure de la résistance de charge dt tube inférieur, qui est constituée par la résistance interne du tube supérieur.

Le courant de repos de cet étage d'entrée est assez important (40 mA) dans la mesure où il assure également la fonction driver, ce qui est bénéfique en termes de résistance interne et donc d'impédance de sortie. Il faut en effet tenir compte de la capacité d'entrée des MOSFETs qui, bien que faible en l'occurrence, ne peut être négligée.

Le point de fonctionnement théorique choisi (130V - 40mA) s'est révélé jusqu'ici le meilleur à l'écoute avec des tubes d'origine SOVTEK et ELECTRO-HARMONIX (qui semblent d'ailleurs identiques). A chacun d'expérimenter.

La résistance de plaque du tube supérieur compense la différence de tension d'alimentation HT due au fait que le courant d'écran du tube inférieur est en réalité fourni par la BT via l'étage de sortie.

La conjugaison des exigences liées aux fonctions hybrides de l'étage d'entrée limitent assez drastiquement le choix des tubes, qui plus est de pentodes, conduisant à un un compromis entre gain et capacité en courant. Le gagnant du concours serait l'E55L. Malheureusement, ce tube n''est pas très courant, donc cher (30 à 90 Euros pièce), assez encombrant et de brochage magnoval lui aussi peu courant. Je lu ai donc préféré la beaucoup plus populaire 6BQ5/EL84 (5 à 10 Euros) principalement au détriment du gain. Dans le cadre du projet d'un amplificateur de petite puissance (une quinzaine de watts), cette concession est à mes yeux parfaitement acceptable.

L'écran du tube inférieur est connecté au choix à sa plaque ou à la sortie de l'amplificateur, et ce à un taux que l'on peut choisir, ici fixé à la valeur retenue dans la configuration ULTRALINEAIRE, qui a donné le meilleur résultat à l'écoute.

La polarisation des MOSFETs est assurée par une parenthèse de diodes. J'ai préféré les diodes à une polarisation par résistances qui aurait donné plus de symétrie à l'étage d'entrée mais qui aurait fait varier la polarisation des transistors en fonction du signal appliqué, voire en fonction des variations de tension d'alimentation, de la transconductance des tubes etc. Trois diodes par MOSFET fournissent le potentiel grille-source d'environ 2V nécessaire au passage d'1A  à travers l'étage de sortie.

Sans être un intégriste du dépouillement, je ne mets en général en oeuvre dans mes montages, au moins au départ, que les composants strictement nécessaires à leur fonctionnement. J'évite toute sophistication, supérieure sur le papier, mais dont le mérite en réalité la plupart du temps relève davantage de la séduction intellectuelle : "c'est intelligent donc c'est meilleur !".

L'étage de sortie push-pull BUZ900/BUZ905 (ou équivalents) est une illustration de ce principe : deux transistors et leurs résistances stoppeuses ... rien d'autre. En particulier, pas de résistances de source qui pourraient équilibrer l'étage de sortie. Leur présence aurait augmenté l'impédance de sortie de l'amplificateur sans apporter le bénéfice habituel de l'amélioration de la stabilité thermique, les MOSFETs présentant naturellement un coefficient de température négatif.

La structure push-pull a été préférée à une configuration single-ended  pour sa simplicité et ses caractéristiques favorables en termes d'impédance de sortie et de rendement.

L'alimentation est bipolaire bien sûr, comme sur les autres amplificateurs hybrides de ce site. Cela est fondamental vis-à-vis du principe global de fonctionnement et des performances de l'appareil.

le potentiel continu en sortie est élevé. Il y a donc lieu de prendre toutes les dispositions nécessaires pour que les connexions jusqu'aux haut-parleurs et que les haut-parleurs eux-mêmes soient conçus pour éviter les contacts avec les conducteurs.

Qu'on se rassure, les dispositions à prendre ne sont pas plus lourdes que celles habituellement mises en oeuvre pour la protection des appareils reliés au secteur et vos haut-parleurs se moquent totalement du potentiel continu commun présent sur leurs bornes de connexion. Ce qui les intéresse exclusivement est la différence de potentiel entre ces bornes.

En revanche, un module de temporisation à la mise en route et de protection des HP contre les tensions continues est absolument nécessaire en même temps que tout-à-fait classique.

J'ai choisi une puissance de 15 Weff/8 Ohm, cet amplificateur étant destiné à remplacer temporairement le PSE 5687 (4Weff) décrit par ailleurs, et qui va connaitre une évolution que je présenterai prochainement. Une puissance BF modérée permet une réalisation avec des moyens, une consommation, des problèmes thermiques et un encombrement à la portée du plus grand nombre. Cette puissance est largement suffisante pour sonoriser des espaces domestiques pour peu que les haut-parleurs aient un rendement assez élevé. Le courant au repos est donc fixé à 1 A et la tension d'alimentation de l'étage de sortie est de +/- 15V. La dissipation au repos est de 60W pour les deux canaux soit 15W par transistor. La capacité de filtrage totale est de 60 000 µF par polarité. Petit aparté : plus n'est pas forcément mieux, La réaction de l'ensemble transformateur-redresseur, les pics de commutation sur capacités trop élevées, la mauvaise coordination amplificateur-alimentation en régime de saturation conduisant souvent à des duretés, peuvent conduire à un résultat musical en retrait par rapport à un filtrage plus modéré ou une impédance d'alimentation modérément élevée, et peut compliquer le câblage des masses.

Le mode de contre-réaction qui intègre l'étage de sortie dans la boucle réduit la distorsion et l'impédance de sortie de l'amplificateur, ce qui peut se révéler souhaitable pour certaines charges et/ou certains programmes musicaux.

La stabilisation est assurée comme dans le cas de l'amplificateur pour casque par un module à commande passive.

Trois transformateurs toriques alimentent l'ensemble :

- un transformateur HT 2 x 110V - 50VA,

- un transformateur BT 2 x 15V - 100VA,

- un transformateur filaments et temporisation/protection 2 x 12V - 50 VA.

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Évolutions possibles

- les tubes : E55L, EF80 en parallèle, 6V6, 6L6, 6CA7 ... ,

- modification du point de fonctionnement de l'étage d'entrée,

- assemblage parallèle de transistors de sortie,

- modification du dispositif de polarisation des transistors,

- Configuration single-ended,

- structure dual mono intégrale ou sur étage de sortie seul,

- structure multi-étages de puissance,

- puissances différentes,

- version en classe AB.

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Le prototype de hauteur 150 mm a été construit à base de dissipateurs 100 x 100 très pratiques dans la mesure où ils se prêtent à une multitude d'assemblages par boulon M4 sans perçage ni usinage ; une aubaine lorsque l'on n'est pas ou peu outillé pour la mécanique. Malheureusement, ce sont des modules obsolètes ; il faut maintenant jouer de la perceuse et de la lime, sauf à utiliser les versions 100 x 75 de ce profil que l'on trouve encore dans le commerce. Par exemple, une version de l'amplificateur à quatre transistors de sortie par canal et une hauteur totale de 150 mm est compatible avec la structure physique de l'appareil.

Ce schéma très simple et comportant très peu de composants est extrêmement facile à réaliser. Tous les composants sont disponibles dans le commerce .J'ai choisi par simplicité de réalisation et efficacité de câblage un montage sur circuits imprimés simple face.

Trois platines composent l'appareil. Les composants y sont montés des deux côtés. Il n'y a aucun câblage souple dans cet appareil.

- la platine arrière porte l'intégralité de la partie audio et le stabilisateur passif. Cette plaque a été passablement torturée dans la mesure où elle a dû permettre et se prêter à l'essai de plusieurs configurations et essais de composants. Les tubes sont positionnés en partie haute pour mieux dissiper la chaleur et se trouver au plus éloignés des transformateurs.

- la platine centrale porte l'alimentation BT. Au cours de la mise au point, il s'est révélé nécessaire de déplacer le redresseur BT, raison pour laquelle il 'flotte" pour l'instant entre les platines ...

- la platine avant reçoit l'alimentation HT et le module de temporisation - protection. Les résistances de filtrage sont montées côté pistes pour ne pas échauffer les électrochimiques.

Les platines sont reliées entre elles par un câble rigide cuivre perpendiculaire aux circuits imprimés, ce qui forme un assemblage particulièrement robuste .. au détriment de l'aspect, ceci en raison principalement de la non rectitude des liaisons. Un câble monobrin bien droit serait préférable en terme de marketing.

Les transistors sont montés sur les radiateurs ans isolant ni pâte thermique.

Les trois transformateurs toriques sont positionnés sous l'assemblage platines - dissipateurs, qui est surélevé de 50 mm au moyen de tiges filetées. Ces composants encombrants peuvent également être positionnés comme dans l'hybride pentode classe AB devant la platine avant. Ils se trouveraient ainsi davantage éloignés des sections BF (aucun problème lié au rayonnement n'a été constaté même en approchant au plus près les transformateurs). Les proportions de l’appareil s'en trouveraient altérées, passant d'un format trapu tendant vers le cube à une forme plus étroite profonde. Au passage, surélever les dissipateurs est favorable à leur efficacité par la circulation d'air depuis le dessous.

Sur la photographie, des caches provisoires en ... carton épais servent de support et de façade. En sortent le bouton marche/arrêt et les deux LEDs : alimentation et temporisation-protection.

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Business

Les dissipateurs utilisés et ma foi très pratiques étant obsoletes, je propose les typons des trois platines, schéma, notice et liste des composants dans une nouvelle version permettant le montage de l'amplificateur complet, y compris stabilisateur passif et temporisation-protection :

- les platines arrière et avant passent à une hauteur de 150 mm ce qui permet l'utilisation de dissipateurs standards 200 x 150 sans augmenter l'encombrement ni nécessiter de surélévation.

- La platine arrière est rationalisée. Elle répartit mieux les différentes connexions extérieures (entrée, sortie, secteur, châssis) et permet la sélection pentode/triode par cavaliers.

- la platine centrale qui conserve sa hauteur de 100 mm pour ménager le logement des transformateurs sous elle permet une connexion plus aisée du transformateur BT et éloigne davantage les électrochimiques des dissipateurs thermiques. Elle reçoit les MOSFETS de puissance en boîtier TO3P.

- la platine avant autorise le câblage direct de l'interrupteur et des LEDs de visualisation (on/off - temporisation/protection). Elle permet elle aussi de connecter plus aisément les transformateurs.