[Electronique] : Amplificateur audio single ended

26 décembre 2021 rdorigny 0 commentaires

Le circuit le plus simple pour commencer en électronique à tube est de construire un petit amplificateur de classe A "single ended". Les schémas sont nombreux pour ce type de circuit et j'ai réalisé le montage avec les tubes dont je disposais.

L'emploi de lampe à tube n'est pas très moderne quand on connait l'essor des transistors bipolaires et mosfet. Néanmoins, l'excellente qualité audio de ces amplificateurs avec leur son chaleureux les rends indémodables pour les audiophiles.

1) Principes

Il s'agit d'un amplificateur de classe A, qui présente un rendement assez faible et produira une puissance généralement modeste sauf à utiliser un gros tube en sortie (comme un 300B). La majorité de l'énergie produite sera en effet joule et donc se dissipera en chaleur.

Le tube utilisé pour cette amplificateur à tube est généralement une triode, et le terme est de "single ended triode" ou SET dans la littérature d'époque.

Il s'agit du minimum minimorum de l'amplification à tube. Pour faire une analogie avec un transistor, la grille de commande représente la base. Il est possible d'améliorer le circuit précédent en séparant un étage de pré amplification de l'étage de puissance.

Sur ce circuit, le condensateur de découplage de la cathode a été volontairement retiré afin de diminuer le gain de l'étage de pré amplification pour diminuer la distorsion. Pour l'étage de puissance, j'utilise une EL84 qui est une pentode, elle est montée en pseudo-triode. La puissance audio sera d'environ deux watts ce qui est déjà bien suffisant.

2) Réalisation

J'ai choisi de réaliser ce schéma car il correspond aux tubes dont je dispose (ECC83/12AX7 et EL84/6BQ5). J'ai néanmoins acheté un transformateur audio de 3500 ohms d'impédance en charge pour un haut-parleur de 4 ohms. Ces transformateurs sont spécifiques pour l'audio.

J'ai monté les composants sur une plaque "turrett board", toutes les résistances sont des deux watts. Le potentiomètre de 500K à l'entrée permet de régler le volume.

Etude de l'étage de pré amplification:
Si on s'attarde sur l'étage de pré amplification, en jaune ci-dessous le signal d'entrée de 300mv crête/crête à 800hz et en violet le signal de sortie (attention aux échelles :-)).


On a bien une inversion de phase, et pour le gain G=-6V/0.3V=-20. En théorie, le gain pour une triode avec une cathode non découplée est tel que : G=- µRa/(Ra+ρ+(1+µ)Rk

Or on a :
µ (facteur d'amplification pour 12AX7) : 100
ρ (résistance interne pour 12AX7) : 62.5K
Ra (résistance anodique) : 47K
Rk (résistance de la cathode) : 1.2K

Ce qui donne un gain G=-20.37 , donc conforme à la lecture expérimentale.

Pour le spectre de sortie, on observe étonnamment presque pas d'harmonique 2 et 3 ce qui tend à démontrer que le taux de distorsion est très correct.


Etude de l'étage de puissance:
Cet étage est constitué d'une EL84 montée en pseudo-triode avec une résistance de 100ohms reliée à l'anode.

Ci-dessus, le signal jaune est l'entrée de la préamplification, le violet est mesuré à l'anode de l'étage de sortie. En prenant en compte les échelles, on observe l'amplification du circuit.

Intéressons-nous désormais, uniquement à l'étage de puissance, on a en jaune le signal de grille d'entrée, et en violet le signal de sortie du haut-parleur. Un signal triangulaire permet de déceler à l'œil une légère distorsion du signal de sortie.

Cette distorsion est l'œuvre de la pentode qui a une courbe de réponse non-linéaire au point de fonctionnement. Le spectre est obtenu par la FFT de mon oscilloscope.


L'harmonique 2 est bien présente, l'harmonique 3 quasi-nulle.


Le distorsiomètre mesure 7% de distorsion pour cet étage de sortie, ce qui est conforme au datasheet de l'EL84 qui donne 8%. Honnêtement, pour ressentir cette distorsion, il faut pousser assez fort le volume.

3) Conclusion

Voilà, pour le single ended qui est pour moi une première dans les amplificateurs audio à lampes. Il est à noter que le circuit évoqué a été construit en l'air juste pour le fun et pour l'expérience. Aussi, il n'a pas vocation à durer, néanmoins le son est clair et assez agréable ce qui me donne envie de le conserver. Il manque peut-être un peu de puissance pour ceux qui aiment écouter fort la musique, pour moi c'est bien suffisant. :-) Attention de ne pas y mettre les doigts car nous avons des tensions de 250V DC ce qui est assez largement mortel! Ne pas hésiter à décharger les condensateurs avant toutes manipulations.

Je remercie au passage Jean-Marc Cavalier Lachgar et sa non moins formidable chaine Youtube AUDIO ET RADIO A TUBES qui est passionnante pour ceux qui s'intéressent de prés ou de loin dans ce domaine particulier. C'est en la regardant que j'ai eu envie de tester ce circuit dont il est à l'origine et de vous évoquer ma modeste expérience. Après tout, quand on reçoit il faut partager également.









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