Ampli à tubes – 6 – Sélecteur de source à relais

Rien de très compliqué dans ce schéma. Nous avons 6 sources / entrées disponibles. Pour les sélectionner nous utilisons un switch rotatif qui alimente des relais référence Takamisawa RY-05W-K (doc disponible en cliquant) , relais qui peuvent commuter deux signaux, ce qui nous permet de gérer la stéréo avec un seul relai. On disposera 6 relais en tout sur des plaques permettant d’en positionner deux pour des raisons pratiques. Ces plaques PCB sont disponibles chez Tube-Town. Les relais sont alimentés par du + 5V continu généré par notre alimentation (cf. schéma des alimentations). Si vous jetez un œil à la documentation vous verrez que les caractéristiques des capacités entre les bornes des relais restent très bonnes, avec des fréquences de coupure loin du spectre sonore audible (page 3 : capacité de l’ordre du picofarad entre les contacts).

Les relais sont protégés par des diodes 1n4148 (ou plutôt le reste du circuit est protégé par les diodes) qui court-circuiterons toute décharge électrique générée par les relais lors de leur extinction (la bobine enverra une surtension lors de la coupure et on ne veut pas griller nos leds).

Cliquez sur le schéma pour l’agrandir.

selecteur_dentrees_a_relais


Ampli à tubes – 5 – Découplage des hautes tensions

Traditionnellement, à la fois pour isoler les étages les uns des autres et pour adapter la tension aux différents points de polarisation, on a recours à une résistance chutrice découplée par un condensateur relié à la terre. La résistance va réduire la haute tension continue sortant de l’alimentation pour l’adapter aux tubes des drivers et du préamplificateur. Le condensateur va annuler / mettre à la masse les fréquences résiduelles pour qu’elles ne se propagent pas d’un étage à l’autre.

Une optimisation consiste à utiliser à la place un régulateur de tension tel que le TL783C. Ce composant n’était pas disponible au début de la technologie à lampes. Il autorise une différence de potentiel de 120 V max entre sa broche d’entrée et celle de sortie. Ce type de composant permet une très bonne séparation entre les étages de puissance et les drivers / préamp et une tension oscillante résiduelle très faible, ce qui est le but recherché. Nous allons donc pouvoir obtenir 380 V (tubes driver) à partir de 445 V (alimentation du transformateur de sortie / tubes de sortie). La formule est Vout = Vref (1+R2/R1) où Vref = 1,25. Un second TL783C nous permettra d’obtenir environ 300V pour les tubes ECC83 du préamp, de réglage aigus / graves.

La documentation du composant est disponible en cliquant ici : slvs036m – tl783c.

Aux puristes qui pourraient s’émouvoir de l’utilisation de semi-conducteurs dans un amplificateur à lampe :

  • il faut accepter le progrès lorsqu’il est bénéfique (excellente séparation des étages, tensions résiduelles très faibles – ronflements en moins),
  • les semi conducteurs en question ne sont pas sur le trajet du signal audio.

Schéma des deux types de découplages (avec les deux canaux cela fera quatre TL783C à utiliser) :


Ampli à tubes – 4 – Schéma électronique des alimentations – b) Schéma complet

Le schéma des alimentations précédent est maintenant complet avec l’alimentation en continu des filaments des lampes de préamplification, l’alimentation 9V de la télécommande de volume et l’alimentation 5V des relais des entrées.

Quelques explications :

  • L’alimentation des filaments des lampes de préamplification nécessite 2,6 A minimum, nous nous baserons donc sur un composant intégré capable de fournir cet ordre de grandeur d’intensité de courant, par exemple un LT1083.
  • Le réglage s’effectuera par un potentiomètre multitours de précision. Sur un régulateur de tension de type LT1083 la tension de sortie est données par la formule : V out = 1,25 (1 + R2/R1), où R2 est le potentiomètre et R1 la résistance de 100 Ohms. Pour obtenir 6,3 V il nous faudra environ 404 Ohms. Une marge d’erreur raisonnable est de toute façon tout à fait acceptable sur ce type de composant.
  • Le circuit n’est pas relié à la masse : la tension doit être polarisée aux environs de + 40 Volts (recommandé pour éviter une trop grande différence de potentiel entre le filament et la cathode des lampes 6922).
  • Les tensions continues 9V et 5V sont classiquement obtenues avec des TS 7809 et 7805. Pour des raisons d’encombrement et de simplification j’utiliserai le kit « LoV – Power Supplies » de Tube-Town (http://www.tube-town.net/ttstore/product_info.php/info/p3436_Kit-Rectifier-LoV-12V-12-6V.html)

N’hésitez pas à commenter, critiquer proposer des optimisations ou poser des questions.

 


Ampli à tubes – 4 – Schéma électronique des alimentations – a) hautes tensions continues

Le temps passe… les schémas avancent.

Vous trouverez ci-dessous le schéma électronique des alimentations hautes tensions du projet d’amplificateur Hi-Fi à lampe. Le tout est probablement surdimensionné, nous verrons à l’usage et qui peut le plus peut le moins.

Les alimentations basses tensions complèteront le schéma ultérieurement (au niveau des 12,6 V alternatifs).Partie hautes tensions de l'alimentation - schéma

Quelques explications :

  • On commence par un filtre secteur (qui fonctionne en gros comme un filtre passe-bas cf. http://www.sonelec-musique.com/electronique_bases_filtre_secteur.html), pour éviter de capter d’éventuelles fréquences non désirées ou pour éviter d’en envoyer sur le secteur.
  • Suit le transformateur haute tension Hammond 370 MX avec un réseau amortisseur au secondaire haute tension, suivi de deux alimentations totalement séparées pour les deux voies de droite et gauche. Cela est d’autant plus simple à réaliser que l’on va se baser sur le kit suivant : http://www.tube-town.net/ttstore/product_info.php/info/p5805_Kit-TT-PSU-Mini.html pour gagner en place, sans faire de concession concernant le lissage de la haute tension redressée : objectif + 445 Volts continu. L’astuce du schéma de ce kit consiste à utiliser 4 condensateurs peu onéreux et peu encombrant qui sont équivalent dans ce montage à un condensateur de 100µF / 700V (introuvable à un tarif raisonnable). Le filtrage n’est pas moins bon qu’avec un seul condensateur. Chaque condensateur est associé à une résistance de 220 k dans le but de décharger les condensateurs lors de l’extinction.
  • Globalement le schéma de filtrage est de type capacité en tête suivi d’une self de 3 Henri, elle-même suivie d’un condensateur de forte valeur. Ce mode de filtrage donne une résiduelle de tension alternative très faible : nous la mesurerons à l’oscilloscope.
  • Il est difficile de prévoir exactement à l’avance la consommation en courant du circuit complet (à cause des variations des valeurs de tous les composants notamment), et donc de calculer la valeur à adopter pour la résistance chutrice qui doit nous mener à la tension continue désirée de + 445 V. Avec environ 55 volts à perdre pour à peu près 160 mA de consommation, la résistance sera de l’ordre de 300 Ohms… Il faudra faire quelques essais sur le montage final.
  • Le qualité du dernier gros condensateur est primordiale, nous le choisissons dans une gamme « audiophile », marque F+T. Le dernier condensateur de faible valeur au polypropylène sert à compenser les défauts des condensateurs de forte valeur. il sera capable de répondre à un appel de courant très rapide et ainsi les deux derniers condensateurs se complètent.

D’après le nombre de visiteurs de ce blog, le nombre de personnes intéressées par ce projet est plus important que ce que j’aurai imaginé ! N’hésitez pas à commenter, critiquer ou poser des questions.


Em84 fabriqué en Russie (U.R.S.S.) en 1976

Parallèlement à la conception de l’amplificateur à tube Hi-Fi j’ai commencé à commander certaines pièces dont les délais d’approvisionnement pourraient être incertains.

J’ai reçu les tubes Em84 qui serviront au vumètre (commandés sur http://tubes-store.com/).

Il s’agit donc de NOS pour New Old Stock (stock ancien de pièces neuves, réfléchissez au concept). Il parait que les tubes électroniques à vide ne s’usent que si l’on s’en sert, nous verrons bien. Ce tube a apparemment été fabriqué en 1976 mais je ne lis pas le russe :

A quoi ça sert ? c’était un indicateur de volume ou bonne réception AM/FM utilisé dans les anciens postes radio et aussi appelé « Magic-eye » :


Ampli à tubes – 3 – Diagramme fonctionnel

Un amplificateur intégré Hi-Fi, c’est une boite qui reçoit un signal électrique de l’ordre du volt, depuis par exemple un lecteur CD Audio, et le transforme en un signal de 10 à 20 volts d’une intensité bien supérieure (en le déformant le moins possible au passage), un signal capable de déplacer la membrane des hauts parleurs qui seront branchés dessus.

Si je schématise ce que je viens de dire ça donne :

Évidemment ce n’est pas si simple, et c’est pourquoi je vais décomposer l’amplificateur en plusieurs fonctions. L’objectif est d’établir une sorte de cartographie qui servira à ne rien oublier.

Ajoutons :

  • le sélecteur d’entrée,
  • le réglage du volume, des aigus et des graves (je renonce au réglage de la balance, en un seul bouton il ne semble pas possible de ne pas mélanger un minimum les deux signaux gauche / droite de la stéréo)
  • le vu-mètre, à lampes bien sûr !

On y voit plus clair. Cependant nous n’avons là que le point de vue de l’utilisateur. En tant que concepteur il nous faut plus d’informations pour ne pas se perdre : alimentations électriques, décomposition de l’amplificateur, module de télécommande, compensation de la perte de gain due aux boutons de réglages, le tout en version stéréo.

Cette fois il y a tout ! (Cliquez sur le schéma pour l’agrandir).

Maintenant il n’y a plus qu’à établir le schéma électronique de chaque bloc et les relier entre eux.


Ampli à tubes – 2 – Conception : choix d’un montage

Des schémas possibles, il y en a un grand nombre, on en trouve plein le net. Difficile de déterminer quel est le meilleur quand on est néophyte. Comment trancher ?  J’ai fait confiance notamment à un livre, ‘Traité moderne des amplificateurs haute-fidélité à tubes’ de Gérard Fiderspil et Gérard Lallié (http://www.elektor.fr/products/books/audio/traite-moderne-des-amplificateurs-haute-fidelite.524768.lynkx)
et un site : http://www.funwithtubes.net/ pour les fondamentaux.

J’ai lu d’autres livres et consulté d’autres sources documentaires trouvées sur le net. J’ai préféré m’arrêter aux sources dont les approches étaient les plus pragmatiques possibles, voir même scientifiques. Le livre lui-même étudie plusieurs dizaines de montages possibles, et beaucoup de possibilités ont été décortiquées, mesurées et testées. Mon choix s’est porté sur un montage de puissance raisonnable, utilisant des lampes faciles à trouver, et recommandé par les auteurs comme étant un schéma « qui marche ».

Il s’agit d’un amplificateur de 20W à deux 6L6GC d’après D.T.N. Williamson (consultez les liens pour plus d’informations). Les lampes de puissances sont associées en push-pull et connectées au transformateur de sortie en mode ultra-linéaire. Le préamplificateur et le déphaseur cathodyne utilisent une 6922/ECC88 par voie et les drivers sont à base de 6CG7. Le préamplificateur (ECC88) est optimisé par une boucle « bootstrap ».

Mon objectif ici n’est pas de paraphraser la théorie des amplificateurs à lampes, d’autant que mes propos seraient probablement imprécis voir erronés. Il s’agit plutôt de partager mon expérience de réalisation et mes choix techniques de mise en œuvre. Si cela peut être utile à quelqu’un…

Après avoir vérifié que je pourrai me procurer les éléments essentiels de l’amplificateur sans difficultés, j’ai commencé à concevoir tout ce qui va autour. Le schéma fourni dans le livre n’est pas prêt à l’emploi, il faut ajouter les alimentations électriques, extrapoler les deux voies (stéréo), penser aux détails pratiques (boutons on/off / volume / balance).

Dans le prochain article je présenterai le schéma global, fonction par fonction.

Nous étudierons ensuite une des fonctions les plus importantes : l’alimentation.


Ampli à tubes – 1 – Pourquoi ? Comment ?

Pourquoi construire soi même un amplificateur, à une époque où n’importe quel appareil électronique peut être livré chez vous en moins de 48 heures après quelques clics bien placés ?

Pourquoi étudier des dizaines de schémas électroniques, acheter des centaines de composants et les assembler pour atteindre, au mieux, une qualité proche d’un amplificateur à transistors mais avec un rendement énergétique déplorable ?

Pourquoi utiliser une technologie jugée obsolète ?

Quelques raisons :

– J’ai, entre autres, étudié l’électronique sans jamais la mettre en pratique, c’est frustrant. C’est l’occasion de voir si ce que j’ai appris en tant qu’étudiant peut m’être utile.

– Je me suis dis que plutôt que d’avoir un énième appareil électronique » made in China », si je pouvais en avoir un utile et fabriqué à la maison, conçu pour durer et livré avec les plans, si jamais il était nécessaire de le réparer, ce serait une bonne chose.

-Je trouve tout à fait charmante l’idée d’utiliser des composants inventés au tout début du siècle dernier, pour fabriquer un appareil aussi banal (cf. http://fr.wikipedia.org/wiki/Historique_des_tubes_électroniques).

Je pourrai ajouter d’autres motivations :

– Certains audiophiles estiment, à tord ou à raison, que seule l’amplification à lampes (tubes électroniques) est valable : on pourrait donc obtenir un résultat correct !

– Je trouve ces tubes illuminés très esthétiques et la chaleur générée est un plus non négligeable en hiver.

– Enfin, je trouve fascinant le fait que des électrons traversant un espace vide puissent au final générer un signal musical audible.

Comment procéder ?

J’ai commencé par rassembler un maximum d’informations : livres et sites internet traitant du sujet. J’ai ensuite établi un petit cahier des charges :

– n’utiliser que des composants neufs, pas de récupération ou d’utilisation d’ancien stocks à la qualité douteuse,

– n’utiliser que des composants au coût raisonnable et dont les qualités sont démontrables scientifiquement : exit les câbles en or massif ou les condensateurs en cuivre/argent fait main ! Restons dans le domaine du rationnel…

– une puissance finale raisonnable, autour de 20 W audio restitués, ce qui est déjà beaucoup pour un usage en appartement !

– une distorsion minimale (qui sera mesurée) et un souffle résiduel le plus bas possible (inaudible ?)

– un objet tout en un, réellement utilisable au quotidien par toute la famille :

  • les circuits disposent de protections automatiques,
  • l’utilisation de l’appareil est simple,
  • un seul boitier contient le pré-amplificateur et l’amplificateur,
  • les réglages « classiques » sont disponibles (volume avec télécommande, balance, réglage aigus / graves, sélecteur d’entrée), débrayables pour les puristes.

– l’ensemble devra être relativement esthétique et parfaitement sûr.

Le projet est lancé ! prochaine étape : la conception, il s’agit de choisir un schéma fonctionnel.