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Retour sur les déphaseurs
Par Gérard Fiderspil et Gérard Lallié
" Y a t-il encore la place pour une réflexion sur les circuits d'amplification à tubes électroniques ? 100 ans presque après l' invention de la triode, après 30 ans au moins de domination outrageuse des transistors, pourquoi s' intéresser ainsi à la paléo électronique ? Nous n'avons pas appris les tubes à l'école, c'était déjà l' ère des amplis op et des circuits TTL, juste un peu côtoyé au début de la vie professionnelle.
Mais quel plaisir de chercher à reconstituer la logique intellectuelle des glorieux prédécesseurs, de reécrire une petite partie d' histoire en appliquant les méthodes d'analyse les plus récentes! La tâche est plus aisée quand on dispose d' un générateur audio à 0,000 % de distorsion ou d'un analyseur de spectre BF. Impossible, sauf à se replacer dans l'esprit d'un moine copiste, de mener tant de tests sans appareillage moderne, si rapide à faire des mesures de référence. Et puis, un logiciel comme Proteus qui permet de défricher par simulation, ça aide !
Repartons donc au début ayec une façon de concevoir globalement un amplificateur à tubes pour en tirer le constat que les glorieux prédécesseurs n'ont pas manqué de créativité. C'estjustement le foisonnement de leurs idées qui rend indispensable une analyse des circuits déphaseurs. Enfin, si on veut comprendre sans forcément copier.Plus on cherche, moins on trouve ; quête du Graal avez vous dit?
1 : Exemple de conception d'un amplificateur à tubes
1.1 : une conception en trois parties
La conception d'un amplificateur à tubes peut se diviser en trois parties:
L'étage de puissance dont le premier critère de selection est la puissance souhaitée.
Les circuits amplificateurs de tension qui vont porter le signal issu du préamplificateur aux niveaux de tension nécessaires à l'étage de puissance.
Les alimentations haute tension et filaments.
pour l'étage de puissance, une fois la puissance choisie, le rôle du concepteur est de choisir le type de tubes (triode ou pentode), le type de circuit (single ended ou push pull) et la structure du circuit de puissance (ultra linéaire par exemple dans le cas des pentodes).
Considérons un amplificateur de moyenne puissance, 3O W environ:
- Single ended : démesuré à ce niveau de puissance.
- Push pull de triodes : puissance au-delà des capacités d'une 300OB, juste à la portée d'une 6550 montée en triode mais le gain est faible, imposant une tension d'attaque de grille élevée (largement. 40 V efficaces par grille) et avec un rendement modeste ; ce montage reste donc estimé comme difficile.
- Push pull de pentodes : KT66, KT88 et EL34, au choix. Par exemple, push pull d'EL34, tubes moins chers à l'achat .
- Structure en pentodes ou en ultra linéaire: en ultra linéaire pour un faible taux de distorsion dans l'étage de puissance.
Ce premier choix étant fait, certains paramètres généraux de la conception sont immédiatement déterminés:
- L'alimentation haute tension se situe vers 430 V à partir de laquelle s'alimentent les étages amplificateurs de tension.
- La tension d'attaque nécessaire au push pull sera de 25 V efficaces par grille selon la documentation Mullard. A ce stade, le schéma est très proche de la note d'application des fournisseurs des tubes de puissance.
La définition des amplificateurs de tension peut suivre un cahier des charges relativement aisé à établir une fois effectuée la démarche de conception sur la partie puissance (ou une autre si celle ci ne convient pas). Les points de repère sont les suivants:
- Une alimentation haute tension ne dépassant pas 400 V (430 V déjà disponibles pour le push pull moins une marge pour un découplage sérieux par résistance-capacité ou pour une régulation électronique.
- Une tension de 25 V efficaces disponible sur deux sorties en opposition de phase pour l'attaque du push pull.
- Le gain qui se détermine en deux temps:
En fixant la sensibilité d'entrée: mettons 0,7 V pour suivre sans peine un préamplificateur.
En détenninant un taux de contre-réaction, mettons 15 dB pour rester raisonnable
- Le gain minimum se calcule ensuite : 25 V en sortie / 0,7 V en entrée = 35 (31 dB) auxquels s'ajoutent les 15 dB de contre réaction souhaité. D'où un gain des étages amplificateurs de tension de 46 dB
- La définition de l'alimentation se limite au choix du transformateur d'alimentation et à quelques circuits simples comme le redressement haute tension, son filtrage et le mode de chauffage des filaments (en continu ou en alternatif).
1.2 : Pourquoi revenir sur les déphaseurs ?
La lecture attentive de la bibliographie fournit des solutions et même un grand nombre de solutions sans qu'il soit aisé de faire un choix circonstancié. Les schémas proposés regroupent toutes les fonctions des amplificateurs de tension mais le coeur de conception reste sans contestation, le déphaseur lui-même. C'est le concept de cet article que de revisiter les solutions si souvent décrites en effectuant une analyse détaillée du principe de fonctionnement et en mesurant les performances sur des circuits tests dûment maquettés.
C'est donc bien la structure du déphaseur qui définit le montage et pratiquement toutes les solutions décrites peuvent se regrouper en quatre montages seulement ;
Le cathodyne qui est au coeur de l'application Williamson avec une variante, celle du schéma Dynaco.
Le paraphase que l'on trouve dans le célèbre Quad II avec comme variante, le Worthen /Amémiya (ou Isodyne)
Le Schmitt qui est au coeur des Marantz et autres Leak.
Le cross coupled (couplages croisés) qui se retrouve dans les amplificateurs Audio Research.
Pour chacun d'eux, le présent article propose :
Le rappel du schéma de principe avec une première explication du fonctionnement.
La modélisation par la détermination des équations caractéristiques : un peu de mathématiques simples permet de mieux comprendre la vie du montage étudié. Si ce point est un peu ardu, le lecteur préssé pourra passer directement aux conclusions du paragraphe et poursuivre ensuite par les aspects plus pratiques.
Des propositions de schémas maquettés et testés.
Une courte synthèse finale permet de capitaliser l'ensemble du travail de recherche et de conserver en mémoire quelques repères indispensables avant de choisir une solution pour l'amplification de tension. Pour finir, tous ces essais ne valent que par les composants utilisés et la précision des mesures effectuées. Ils permettent toutefois de mettre en évidence les caractéristiques de chaque solution. "
http://pagesperso-orange.fr/franck.doucet/index.htm
vanvan
