Ampli à tubes PP 100W

[mambojet]

Bonjour à tous

La première question qu'on doit se poser en lisant le titre, c'est pourquoi 100W ?
Pourquoi pas 40 ou 150 ?
La première réponse est que l'ampli est destiné à alimenter le type de transducteur que je préfère, CAD des panneaux
Un ampli est avant tout fait pour alimenter des enceintes. Il est très probable qu'en HR, j'aurai fait d'autres choix mais je suis en BR, heureux d'y être et avec la ferme intention d'y rester.
Au fil du temps et des essais je me suis fait une bonne idée de ce qui convient (et qui me convient) sur les ESL. En instantané comme sur la durée...
J'ai la chance d'avoir un excellent ampli mais avant cet ampli, j'en ai essayé pas mal et de toutes puissances .
A tubes, à transistors, en classe A en classe AB.
Un DR3 VHC de 40W est par exemple court, un KSA80 fait bien le job, un ML23.5 est trop puissant, ne comprime pas du tout les crêtes de signal et emmène souvent le déclenchement de la protection.
Mon D79 fait bien plus que sa puissance annoncée de 75W, il frôle les 90W. Je le trouve parfait car il tire le maximum en comprimant les crêtes juste ce qu'il faut pour que ce ne soit pas perceptible mais assez pour ne pas taper dans la protection à haut volume. Le rendement des bestioles est faible à 84 db. On sent bien la différence sur le pan dynamique avec, par exemple, les blocs Dynaco Mk3  de 60W qui sont pas mal mais tassent un peu le message musical. Il manquent d'espace également. J'aime bien les amplis qui donnent des écoutes larges...
Pourquoi donc fabriquer un ampli alors que j'en ai déjà un que je trouve très bon?
Pour le fun...
Je me suis donc dit que 100W était la bonne puissance me permettant d'avoir également un ampli extrêmement polyvalent pouvant être trimballé pour pousser d'autres bestioles en BR.
Je vous propose donc de partager la réflexion préliminaire, le design, puis la réalisation.
Comme je l'ai fait sur le fil Preampli ligne 10Y

[AJMARS]

Ça c'est de l'initiative qu'elle est bonne.....

A plus

[bricoldur]

revend les panneaux et achète des 19 ça match parfait avec les dynaco  
A plus
yann
blague a part je vais suivre ça avec intérêt

[mambojet]

En fait avec tes Altec 19 tu me fournis un excellente transition puisqu'on va parler d'Altec
Très exactement de l'ampli 260A qui est un push pull de 813
La bestiole délivre 260 W rms en classe AB1
Mode pentode
1800V sur les plaques, 780V sur les écrans
http://www.pearl-hifi.com/06_Lit_Archiv ... _Instr.pdf
Comme la résistance interne est très élevée, un très fort taux de contre réaction est appliqué pour contenir la distorsion et réduire l'impédance de sortie

Un coup d'oeil sur les data:
http://www.pearl-hifi.com/06_Lit_Archiv ... _Instr.pdf
La grille écran supporte jusqu'à 1100V alors qu'on peut monter à 2500V sur les plaques
On voit que la résistance interne est très forte à ces valeurs
Si on diminue la tension la résistance interne diminue également
Une solution est de câbler en mode triode et de ne pas dépasser les 1100V.
Le mode triode va permettre d'abaisser considérablement la résistance interne et de placer le tube sur des courbes caractéristiques assez relevées et linéaires

Sur le site d'Andrea Cuiffoli
On voit sur le net quelques réalisations de ce type.
En push pull et en SE
L'avantage est que même en mode triode, c'est plus facile à driver qu'une 845. Le coefficient d'amplification est plus élevé aussi
Au niveau dissipation plaque, on peut aller jusqu'à 125W, ce qui la fait jouer dans la même cours que la GM70 avec l'avantage sur cette dernière d'être moins demandeuse en tension filament. Et il est aussi possible de trouver des RCA  

En push pull triode, on sort environ 60W pour 1000/1100V
On peut aussi utiliser une combinaison d'UL et de CR par la cathode et tout en maintenant une résistance interne et des courbes comparables au mode triode, tirer environ 120/130W ce qui répond au cahier des charges  

[AJMARS]

Fut un temps sur Marseille on trouvait de magnifiques 813 de chez Philips, je ne sais pas si il en reste....

J'en ai quelques unes dans mon stock (je peux te les prêter pour des tests.... ) mais je souhaite les garder (en cas de guerre.....)

A plus
André

[Bruno D]

Bonjour André, bonjour Mambo,

Oui, sauf que 813 n'accepte que 600 volts sur son écran ...

Le seul montage possible si on ne veut pas dépasser les caractéristiques c'est le montage classique avec alimentation séparée, régulée ou pas des écrans .

Pour l"impédance de charge il faut se souvenir que pratiquement tous les montages PP de tétrodes ou pentodes ont un TS d'impédance primaire très inférieure à ce qu'elle devrait être en fonction de la résistance interne des tubes. Du moins si on suit la règle communément admise pour charger les triodes.

[AJMARS]

La tension max d'écran (absolute maximum) est notée à 1100 V, mais effectivement dans leurs exemples de PP en pentode classe AB1 ils la limitent à 750...

Philippe Ayala a monté un amplificateur en SE monotube en triode avec la 813 (schéma M. Roggero), la tension d'alim est de 800V (785 V sur l'anode, polarisation négative (-65V)
Je mets ici le schéma pour info

Une vue de mes 813 avec d'autres tubes...

A plus
André

[mambojet]

Bonjour André, bonjour Mambo,

Oui, sauf que 813 n'accepte que 600 volts sur son écran ...

Le seul montage possible si on ne veut pas dépasser les caractéristiques c'est le montage classique avec alimentation séparée, régulée ou pas des écrans .

Pour l"impédance de charge il faut se souvenir que pratiquement tous les montages PP de tétrodes ou pentodes ont un TS d'impédance primaire très inférieure à ce qu'elle devrait être en fonction de la résistance interne des tubes. Du moins si on suit la règle communément admise pour charger les triodes.

Le datasheet donne 1100V
D'où vient cette valeur de 600 ?
Ici un exemple de push pull avec les 813 en mode triode et 950V de HT
50 à 60W selon le gars
http://www.izzy-wizzy.com/audio/powamp813.html

[AJMARS]

Deux visions du monde plus ou moins organisées...

         

A plus

[mambojet]

100W est une valeur qui n'est pas si simple à atteindre. En tous les cas lorsqu'on désire au maximum rester simple...
Bien sur il y a les datasheet des constructeurs de tubes: on voit dans les data de la 6550 ou de la KT 88 qu'il est possible de tirer 100W d'un simple push pull...
Malheureusement, dans la pratique, lorsqu'on veut conserver une petite marge pour éviter que les tubes explosent au bout d'une centaine d'heures, c'est moins simple.

Si on désire travaille avec de la tetrode à faisceau dirigé, quelle sont nos possibilités?

Tout d'abord, quelques petits mots des divers modes utilisables

Le mode pentode:
c'est le mode natif. La grille écran est reliée à une source de tension non modulée et constante. La tension de la grille écran est typiquement maintenue à une valeur assez basse: typiquement avec des 6550 ou des KT88, on trouvera une HT de 600V et des grilles écrans alimentées en 300-350V. C'est le mode qui permet de tirer le plus de puissance de notre push pull. Mais il n'y a jamais de repas gratuit (no free lunch) il faut passer à la caisse quelque part. Les inconvénients sont la très forte impédance conduisant à des impédances de sortie très fortes, l'obligation d'avoir un transfo avec un rapport de transformation élevé afin d'offrir à la paire de puissance une charge élevée sachant que plus on augmente les rapports de transformation et plus l'impédance primaire est élevée, plus la perte de micro-informations est importante (voir l'excellente étude à ce sujet de VDV)
Dans le monde réel, afin d'offrir une impédance de sortie acceptable (et donc un facteur d'amortissement non ridicule), les constructeurs ont recours à la contre réaction
Les propriétés d'une CR bien calculée sont multiples:
l'impédance de sortie peut être ramenée à une valeur acceptable (au dessous de 1 ohm),
Le montage est linéarisé et le taux de THD global est largement diminué.
La bande passante est étendue.
les inconvénients:
Le gain diminue et il faut fournir plus de drive
Risque d'instabilité si les critères de Nyquist ne sont pas respectés: marge de gain et marge de phase insuffisante
Au niveau de la sonorité, on note un sérieux tassement des plans sonores avec un effet brouillon sur les masses orchestrales complexes

Quels sont les amplis du commerce qui font appel à ce mode ?: le plus connu est VTL. Examinons les puissances sur les amplis de la  gamme actuelle:
On voit le ST85 en simple push pour une puissance annoncée de 60W
le ST150 avec une puissance annoncée de 140W (sous 8 ohm) mais il s'agit d'un double push

On voit donc qu'en tenant compte de la qualité des tubes actuels, on ne fait pas miracle même avec le mode pentode et on est loin des 100W pour un simple push...
Pour info, un exemple des circuits d'entrée et driver (tiré du VTL book)

On retrouve cette topologie sur la plupart de leurs amplis

Pentode avec Cathode feed back
Afin d'éviter d'appliquer une contre réaction globale trop forte, on souhaite redresser les courbes caractéristiques de l'étage final en diminuant ainsi son impédance. On applique donc une CR dans les cathodes des tubes de puissance. Il peut exister des enroulements dédiés sur le transfo de sortie mais on peut également utiliser le secondaire du transfo de sortie comme ARC sur ses D75, 76, 79

Au niveau puissance, on se trouve dans les mêmes eaux que le mode pentode pur. Les grilles écrans sont alimentées en tension réduite et souffrent peu (s'ils ont bien construits)
ARC annonce modestement un 75W rms sachant qu'un ampli avec une alimentation comme le D79 est souvent mesuré à près de 90W.
Parmi les amplis célèbres employant ce mode, on citera aussi le Quad 2

Le mode ultra linéaire
Mis au point par Hafler et Keroes, son but est exactement le même que le pentode avec cathode feedback: diminuer l'impédance, redresser les courbes carctéristiques afin de positionner l'étage final dans un état intermédiaire entre le mode triode (courbes très redressées, faible impédance, linéarité, faible puissance) et le mode pentode avec ses caractéristiques plates.
On alimente donc les grilles écrans avec une tension modulée prise sur des taps intermédiaires positionnés sur l'enroulement primaire du transfo de sortie.
La grille écran se trouve donc sensiblement à la même tension que l'anode. Il est donc impossible de maintenir les tensions élevées d'anodes (600V et plus) utilisées dans le mode pentode.
On adopte une sorte de compromis
Le plus simple est de regarder le schéma du Dynaco MK3 qui est un parfait exemple:
475V de HT
60W RMS

C'est un ampli très robuste qui a bien traversé le temps.
Malheureusement on constate que les tubes actuels sont assez fragiles coté écrans. Il meurent souvent de ce coté...
On ajoutera systématiquement une résistance (genre 300 ohm à 1k) entre le tap du TS et l'écran afin de limiter le courant et de protéger le tube. C'était parfaitement inutile avec de la 6550GE ou de la KT88 Gold Lion d'époque

Deux mots du mode triode qui consiste à relier la grille écran à l'anode: on obtient des caractéristiques très relevées, une très bonne linéarité, une faible impédance qui va nous permettre de limiter très sérieusement la CR globale.
Malheureusement, la puissance obtenue est faible: de l'ordre de 25-30W pour un PP de KT88

On voit donc que nos problèmes sont multiples:
Il est très difficile d'obtenir 100W à l'aide d'un simple push
Nous souhaitons limiter la CR globale de façon importante et le seul mode qui le permet est le mode triode. Et là la puissance obtenue est très faible...

Va falloir sérieusement réfléchir...
Il nous reste à examiner les modes alternatifs afin de définir la topologie de l'étage de puissance
Une fois cette topologie fixée, on verra comment le driver

(A suivre)

[nomad]

Bonjour Philippe,

Super initiative, qui fait rêver le profane que je suis.
Mais pour un utilisateur lambda, la question est :

OK mais avec des tubes d'aujourd'hui facilement trouvables, sinon c'est une danseuse, magnifique certes, mais inaccessible au commun des mortels. (Dans le sens usage intensif)

Si c'est pour le plaisir d'un beau montage avec de jolis tubes d'époque, alors oui, évidemment !!!

Eric

[mambojet]

Facilement trouvables aujourd'hui tu as:
la 6550 TungSol (pas terrible)
la KT88 Gold Lion Reissue (rien à avoir avec son illustre ancêtre qui était un tube fantastique)
Les EH KT88 que tu peux prendre en version cryo
La KT88 JJ (plus ou moins bien selon les montages)
On peut aussi se risquer dans le bizarre:
La KT120 utilisée à présent par ARC sur tous ses montages
la KT90 EH (les meilleures étaient les EI mais on n'en trouve plus à présent)

Sans compter qu'on peut toujours espérer une reprise de la production SED...

[michof]

EAR le fait déjà avec son bloc 509 et les PL 519,non ??

[mambojet]

Oui la PL519 est typiquement un tube de télévision détourné de son emploi initial
Mais l'adaptation sur les blocs 509 est réussie.
Par contre, je pense que, si au début c'était une bonne affaire car on trouvait des tubes à pas cher, la source commence à sérieusement se tarir et les prix grimpent.

[dsdn]

Bonjour
Il y a aussi les EL156 chinoises qui sont abordables et pas très chers. Les gu50 en russerie, peuvent aussi être exploitables, à vil prix.

DAvid

[mambojet]

Environ 90 euro la paire sur ebay les EL156
Cela reste plus cher que des SED (6550ou KT88) lorsqu'elles étaient produites et fiables...
Les TFK ont une solide réputation mais sont très chères (et il faut des "sockets" spécifiques ou des adaptateurs si on est en octal classique)
Quid de la qualité et durabilité des chinoise ? (qui elles sont en octal)

[mambojet]

Je dirai que d'un coté il y a la tentation de réaliser un ampli polyvalent pouvant accepter toutes sortes de tubes en se disant qu'on pourra faire le choix.
Il suffit de se situer coté HT dans une sorte de compromis.

Mais d'un autre coté, l'expérience me dit que les bons amplis que j'ai connu ne fonctionnaient (audiophilement parlant pas techniquement...) qu'avec le type de tube pour lequel ils avaient été conçus et optimisés
Je me souviens des essais de KT88 sur des CJ: non concluants, la signature sonore étant fortement affectée
Et d'un essai que j'avais effectué à l'époque sur mon D79 avec les excellentes Gold Lion (les vraies) KT88
Là aussi, malgré l'excellence du tube (la Gold Lion est la meilleure KT88 de l'univers), cela dénaturait complètement l'ampli (AMHA)

Donc l'idée selon laquelle on va fabriquer un étage de sortie standard qui va nous permettre d'essayer des EL156, 6550, KT88, KT90 et KT120 pour retenir celles qu'on préfère ne me parait pas idéal.
Je pense que si on veut faire tourner de la KT120, il faut l'exploiter à des HT plus fortes que la 6550 pour tirer le meilleur de ce qu'elle sait faire. Et donc on va faire du spécifique...
Pour de l'UL (par exemple) sur la KT120 on va tourner à 560V. Une 6550 EH ou une SED baisse très rapidement pavillon à cette tension sur sa grille écran.
Idem avec l'EL156 qui n'a pas un écran robuste. Faire de l'UL avec ce tube n'est sans doute pas raisonnable. Il faut l'utiliser en mode pentode avec des écrans régulés en tension.

[Coles]

Mais tu connais sans doute déjà : http://www.mennovanderveen.nl/eng/pr20he-s2.html

[mambojet]

Merci Coles, cela illustre parfaitement mon propos
Le père VDV qui connait parfaitement les tubes (et donc l'EL156) ne s'y est pas trompé

Il utilise quel mode pour son étage de sortie ? (il fait partie d'un de ceux que j'ai décrit plus haut)

[castellu]

Projet intéressant, comme d'hab...
Si on veut de la puissance avec du tube, rendement oblige, cela se complique un peu en effet !
Mieux vaut se contenter de 40W

En manufacturé (petites séries) SACT connu pour ses transfos a sorti un parallèle de GM70 classe A de 70W :
http://www.sacthailand.com/AmpGlowMasterGM70.html

Le PP de KT88 totalement symétrique chez SACT sort 85W (avant le clipping) :
http://www.sacthailand.com/

Eastern Electric obtient parait-il 160W de son PP d'EL 156 :
http://www.positive-feedback.com/Issue3 ... c_m156.htm
(essai sur Tidal Piano, avec des remarques sur le caractère des KT88/EL 156).

Enfin le Van der Veen mentionné par Xav en fait un rapport puissance/prix très intéressant, en kit du moins.
Sorte de raisonnable compromis entre la puissance, la simplicité du schéma, et le prix. Mais comment ça sonne ??

PS : l'écoute d'une paire de MC 60 (en KT88 Tungsol) sur des Vott montre que c'est aussi un superbe compromis, malheureusement du vintage très côté, même si on reste un poil en retrait des triodes sur le plan des timbres    

B r u n o