Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Pour la conception et la réalisation de vos amplis.
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Jean-Baptiste
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Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Jean-Baptiste »

Salut tout le monde,

Je cherche à concevoir un étage de sortie autour d'une 6N1P. C'est une double triode russe à faible gain (~30) mais néanmoins capable de sortie entre 1 et 2W en push-pull.
Je m'étonne d'un résultat. Voici ma démarche :
1) La tension d'alimentation du transfo de sortie sera 300V. C'est ce que j'obtiens en sortie d'un TT-30 redressé par diodes et filtré avec 47µ, en tenant compte du taux de régulation du torique (j'ai mesuré en live cette tension sur un montage).
A partir de là, je trace mes droites de charges sur la caractéristique Ia-Ua :

Image

Première hypothèse, mon transfo de sortie présente une impédance de 20k (j'ai pris cette valeur en premier car sur des petites tubes comme ces doubles triodes j'ai l'habitude de mettre de grosses charges).
Le courant d'anode attendu en classe A est donc i_A = U/R = 300/(20000/2) = 30mA
Le courant d'anode attendu en classe B est donc i_B = U/R = 300/(20000/4) = 60mA
Je rappelle ici qu'en classe A les deux enroulements sont toujours en fonction, chacune des anodes travaille donc avec une moitié d'impédance.
En classe B, un des deux enroulements du TS au primaire étant parcouru par aucun courant quand l'autre tube travaille, l'enroulement restant présente une impédance à l'anode de 20000/2² = 5000 ohms (rapport de transfo en impédance = carré du rapport de nombre de spire)
On obtient ces droites de charges :

Image
[classe A en rouge, classe B en bleu]

Bon, on voit tout de suite qu'on traverse la courbe de dissipation max, sans même biaser le tube !

Je reprends ma première hypothèse ; imaginons à présent que mon transfo de sortie présente une impédance de 60k.
Le courant d'anode attendu en classe A est donc i_A = U/R = 300/(60000/2) = 10mA
Le courant d'anode attendu en classe B est donc i_B = U/R = 300/(60000/4) = 20mA
Les droites de charges associées :

Image
[classe A en rouge, classe B en bleu]

On ne franchit pas la courbe de dissipation max, ce qui est un bon point. On pourrait la franchir éventuellement en classe B, mais ce n'est même pas le cas ici.

A présent, je cherche à établir le courant de repos dans le tube ; je translate donc la courbe classe A vers le haut, en cherchant à m'approcher de la courbe de dissipation max :

Image
[classe A en rouge (initial), classe B en bleu, classe A tenant compte du bias en vert]

Je translate volontairement ma courbe de 5mA vers le haut. Je m'approche de la courbe de dissipation max sans la couper évidemment, 5mA me paraîssent judicieux.
Je constate qu'au point [300V;5mA], la tension nécessaire sur la grille pour maintenir ce point de fonctionnement est d'environ -7V (entre les courbes -6 et -8). Je vois aussi que la transition classe A - classe B se fait autour de -2V sur la grille.
La résistance de cathode nécessaire pour polariser ainsi mon tube de sortie est donc, pour chaque triode : R = U/I = 7/.005 = 1.4k
Elle dissipera P=RI²=1400*.005²=35mW.
La puissance développée par l'étage est (cf. Blencowe) de l'ordre de P=UI=(300-100)/2*15mA = 1,5W. (300-100 est le swing entre Vmax et V[Vg=0] et 15mA est l'intensité lue au croisement ligne de charge et Vg=0 - en fait on est plus près de 13mA, mais bon...).

D'où mes questions :
1) est-ce que je me suis planté quelque part ?
2) 60k sur le TS, ça me paraît énorme pour satisfaire le non croisement de la courbe de dissipation max. sur une 6N1P pourtant donnée pour 2,2W sur l'anode à fond. Qu'en pensez-vous ?
3) 1,4k pour biaser un étage de sortie, même en cathode commune ça fait encore 700R. Ca me paraît beaucoup. Là encore, vous en pensez quoi ?

Merci d'avance.

Ps : j'ai vu vos réponses (et questions) sur mon thread JCM800, je n'ai pas eu le temps de maniper depuis et de vous répondre... Mais ça se fera incessamment sous peu.

J-B
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par bilbo_moria »

En classe B, tu peux dépasser la courbe de dissipation max (en gros, le tube travaille 2 fois moins), donc ton impédance de 20k a l’air de fonctionner, non ?
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Pote Gui
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Pote Gui »

1) a priori, non; mais j'ai lu en vitesse, donc...
2) Oui, ça me semble bcp. Je pense que tu peux diminuer au moins de moitié, l'important étant que ton point de repos soit dans les specs. Ensuite, lors de son fonctionnement dynamique, il importe peu que le tube passe au-delà du max de dissipation, et en classe B on s'en fout encore plus!
3) Pas tant que ça au vu des courants faibles pour ce genre de tube (5mA au repos, tu ne trouveras pas des masses de tétrode ou de pentode qui débitent si peu).
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Jean-Baptiste
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Jean-Baptiste »

bilbo_moria a écrit :En classe B, tu peux dépasser la courbe de dissipation max (en gros, le tube travaille 2 fois moins), donc ton impédance de 20k a l’air de fonctionner, non ?
Ben, tu traverses quand même la dissipation max en classe A, donc potentiellement pendant 100% du temps de travail du tube. Autant en classe B, OK, il marche qu'une alternance sur deux et il a le temps de refroidir quand il est en cut-off, autant en classe A on m'a toujours dit de jamais dépasser la dissipation max.
Pote Gui a écrit :1) a priori, non; mais j'ai lu en vitesse, donc...
2) Oui, ça me semble bcp. Je pense que tu peux diminuer au moins de moitié, l'important étant que ton point de repos soit dans les specs. Ensuite, lors de son fonctionnement dynamique, il importe peu que le tube passe au-delà du max de dissipation, et en classe B on s'en fout encore plus!
3) Pas tant que ça au vu des courants faibles pour ce genre de tube (5mA au repos, tu ne trouveras pas des masses de tétrode ou de pentode qui débitent si peu).
Ah bon, on peut dépasser la dissipation max même en classe A ?
3) OK pour la R de cathode, après tout, c'est ce que donne le calcul. Mais ça m'étonnait.

Merci pour les réponses !
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par a-wai »

Jean-Baptiste a écrit :1) est-ce que je me suis planté quelque part ?
Oui : avec une charge de 60k, tu ne passes jamais en classe B, c'est du pur classe A (continue ta droite de charge verte pour les tensions au-delà de 300V, tu verras que tu ne passes pas en cut-off avant 500V -- à la louche)

Je suis aussi d'avis de tester une charge entre 20 et 30k : la droite de charge classe A coupe certes la courbe de dissipation max, mais sur sa portion "inutile" ; en gros, puisque quand tu croises la droite de charge classe B tu passes justement en classe B (enfin, dans notre façon d'appréhender les choses c'est comme ça), donc toute la partie de la droite classe A située à gauche de ce point n'est jamais "empruntée".
Il faut donc simplement que la partie située à droite de l'intersection des 2 droites reste sous la dissipation max et ça devrait rouler ;)

(bon, évidemment on simplifie un peu, on devrait calculer l'angle de conduction et faire la moyenne pour être sur, mais cette méthode est quand même raisonnablement safe)
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Jean-Baptiste
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Jean-Baptiste »

Voici le test avec 30k de Zpp :

Image


I[classeA] = 2*300/30000 = 20mA et I[classeB] = 40mA.
Le tube est en cut-off autour de -12V sur la grille. La résistance de bias est toujours de 1.4k pour avoir -7V au repos sur la grille et 5mA dans le tube.
La puissance dégagée est de l'ordre de P = (300-140)*0.5*23mA = 1,85W (mieux qu'à 20k déjà !)
On est au delà de la dissipation max. sur le début de la droite de charge classe A, mais on passe très vite en classe B, autour de -4V sur la grille.
Question subsidiaire : existe-t-il des règles de dimensionnement de l'aspect "je traverse la dissipation max en classe B", oui mais de combien ? Difficile d'appréhender ce qu'on demande au tube sur le seul graphe Ia-Ua.

Merci à tous pour vos réponses.

edit : j'en profite pour glisser quelques questions d'ordre générale :
1) quels sont le ou les critères de choix du point de transition classeA-classeB quand on fait du classe AB ? La courbe de dissipation, le rendu sonore ?
2) A-wai, tu parlais de l'aspect pur classe A quand on charge le tube de sortie à 60k du fait qu'il ne serait en cut-off qu'au delà de 500V ; mais en réalité, c'est le signal appliqué sur la grille qui s'il est assez négatif va mettre le tube en cut-off. Dans ce cas, quelle est la tension d'anode ? Remonte-t-elle au delà des 300V via l'aspect selfique L.di/dt du transfo de sortie ?
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par tazzon »

J'ai pas tout lu mais pour savoir à quelle charge tu dois fonctionner et à quel courant tu dois polariser le mieux c'est de tracer la courbe de transfert dynamique.
Pour des triodes, ça fonctionne mieux en classe A qu'en classe AB. La classe A est linéaire, la classe AB présente toujours (dans tous les transfert dynamique que j'ai tracé) de la distorsion de croisement.
Pour info, on a déjà fait de genre de truc pour le G1, voir ici, j'avais tracé des courbes de transfert pour différents tubes à différents bias :
viewtopic.php?f=10&t=3299&hilit=G1+ECC99#p54575
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par chanmix51 »

Bonjour,

Une lecture rapide de la DS dit « maximum permissible ratings : Va = 250V, Pa = 2,2W » Rien sur Ik donc on dit que tant qu'on est dans la dissipation max, on est bon. Les DS russes utilisent en général le principe des valeurs moyennes qui s'apparentent au PF, il faut donc un PF au plus de 250V ne dépassant pas 2,2W de dissipation d'anode. Comme c'est une double triode elle est d'autant plus sensible qu'elle ne se refroidit pas autant qu'une simple quand l'autre triode est au delà de sa courbe de dissipation max…

Mes 2 centimes ;)

Amicalement,
Grégoire
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par a-wai »

Jean-Baptiste a écrit :A-wai, tu parlais de l'aspect pur classe A quand on charge le tube de sortie à 60k du fait qu'il ne serait en cut-off qu'au delà de 500V ; mais en réalité, c'est le signal appliqué sur la grille qui s'il est assez négatif va mettre le tube en cut-off
Tout à fait, je prends des raccourcis par habitude, désolé... Le fait est que dans tes droites à 60k, tu es biasé à -7V environ, donc pour de la classe AB, le cut-off doit arriver avant que la grille soit à -14V ; le point Ug=14V/Ia=0mA correspond à une tension de 440V, ce qui semble inférieur à la tension max de ton montage.

Ca revient plus ou moins à appliquer la méthode de tazzon, mais à l'arrache ;)
Jean-Baptiste a écrit :Dans ce cas, quelle est la tension d'anode ? Remonte-t-elle au delà des 300V via l'aspect selfique L.di/dt du transfo de sortie ?
Bonne question ! On a déjà réfléchi au sujet sans trouver de certitude... L'aspect selfique ne fonctionne pas car en cutoff di/dt = 0 (courant nul, donc ne variant pas), et la tension devrait donc retomber au niveau de la tension d'alim... Mais alors le tube ne serait plus en cutoff, il conduirait et finirait par se mettre en cutoff... Et la tension retomberait... Et le tube serait ne plus en cutoff, etc... Bref, c'est le bordel à caractériser ;)
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Jean-Baptiste »

Merci pour vos réponses.
Au final, je pense m'orienter vers une charge de 30k au primaire, bias à -7V par une 1.4k sur chacune des cathodes, avec 300V ça devrait sortir un tout petit moins de 2W. De quoi jouer sereinement en chambre/appart'/maison. Pour le découplage (maintien de la tension de bias en classe B) je pense mettre 22µ/50V, plus pour la forme que les perfos...
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par a-wai »

Attention à ton point de croisement classe A/classe B : dans ton dernier diagramme il est au-dessus de la dissipation max, tu devrais donc diminuer ton courant de repos pour y remédier...
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Jean-Baptiste »

Oui, il faudrait plutôt biaser à -8V et 2,5 mA soit 3.2k par cathode. Le point de transition A->B est sous la dissipation max dans ces conditions.
Mais du coup, si je me base sur les premières réponses de ce thread, les gens semblent dire qu'on peut fonctionner en classe A au travers de la droite de dissipation max, tant que le point de repos est en dessous de cette dernière. Moi, je pense qu'il faut que toute la droite de charge classe A soit en dessous. Un avis ?
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par a-wai »

Comme indiqué plus haut, c'est valable pour les tensions inférieures à la tension du point de croisement A/B, donc la partie gauche de la droite uniquement.
Sur la partie située sur à droite, il est conseillé de rester sous la dissipation max (ça ne change rien à la puissance débitée, mais ça économise les lampes ;) )
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par Pote Gui »

...et en même temps, il y a un paquet de Fender qui ne tiennent absolument pas compte de cet aspect. Mais les tubes n'étaient pas au même prix à l'époque... cf ce sujet : viewtopic.php?f=5&t=4717&hilit=droite+de+charge
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Re: Calcul d'un étage de sortie à push-pull de 6N1P

Message non lu par a-wai »

Yep, et il faut garder en tête qu'on parle là d'une "règle" assez conservatrice quand à la puissance dissipée, qui permet simplement d'être sur de ne pas aller au-delà des capacités du tube ;)
Ça ne garantit pas un bias optimal, ni le meilleur rendement, sur ce point la caractéristique de transfert (cf. post de tazzon) est meilleure, mais je trouve cette dernière méthode plus fastidieuse et moins évidente au premier abord...

Le réglage de bias doit de toutes façons être affiné, selon les préférences, à l'oreille ou à l'oscillo, parce que dans la vraie vie, ça se passe jamais tout à fait comme sur le papier ;)
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