Ampli à tubes PP 100W

[mambojet]

Je pense qu'on va sans doute commencer "modeste" avec un push pull de tétrodes à faisceaux dirigés puis on envisagera de travailler avec la 813
Il faudra dans ce dernier cas tenir compte de pas mal de choses:

Le chauffage des filaments particulièrement important musicalement sur une DHT puisque le filament EST la cathode
La préconisation dans les data d'une résistance de fuite de grille assez faible (self de grille idéale)
Le fait que les écrans soient limités en tension admissible
Le drive nécessaire qui sera supérieur en raison du recul de grille plus important sur les 813 (bien que beaucoup plus modéré que sur une 845)
L'alimentation haute tension

Et il restera à prouver que c'est supérieur, musicalement et techniquement, dans le cadre d'un push pull destiné au BR, à son équivalent en tétrodes
Pas sur...

[AJMARS]

Ça me parait un bon programme...

J'ai comme l'impression que le PP de 813 pourrait être pas mal pour écouter du rock un peu sérieusement sur du HR....

Genre Autruche/Mattera approuved....    

     

A plus
André

[Bruno D]

Je pense qu'on va sans doute commencer "modeste" avec un push pull de tétrodes à faisceaux dirigés puis on envisagera de travailler avec la 813
Il faudra dans ce dernier cas tenir compte de pas mal de choses:

Le chauffage des filaments particulièrement important musicalement sur une DHT puisque le filament EST la cathode
La préconisation dans les data d'une résistance de fuite de grille assez faible (self de grille idéale)
Le fait que les écrans soient limités en tension admissible
Le drive nécessaire qui sera supérieur en raison du recul de grille plus important sur les 813 (bien que beaucoup plus modéré que sur une 845)
L'alimentation haute tension

Et il restera à prouver que c'est supérieur, musicalement et techniquement, dans le cadre d'un push pull destiné au BR, à son équivalent en tétrodes
Pas sur...

J'ai l'intime conviction que ce sera supérieur.

La difficulté que je connais bien, c'est de transposer ces tubes et tous les composants qui vont avec, qui sont du domaine industriel, au domaine domestique et au monde HiFi avec leurs contraintes propres .

Que ces contraintes soient réelles ( encombrement, poids ) ou imaginaires comme le rejet systématique de certaines solutions techniques.

[mambojet]

Tant mieux
En tous les cas, cela serait une bonne récompense au vu des efforts supplémentaires pour mettre en oeuvre correctement ces belles ampoules

Mais avant d'aborder la 813, terminons ce que nous avons engagé, à savoir l'exploration des modes possibles pour notre étage de sortie.
On a déjà passé en revue les modes classiques.
Il ne nous reste que les modes alternatifs.
Sans prétendre être exhaustif:
Le mode Unity coupled Mc
Le mode "super triode"

L'Unity coupled est une solution remarquable qui mérite à elle seule une filière dédiée. La mise en oeuvre est un peu plus complexe que ce que nous avons vu jusqu'à présent. Nous allons donc le mettre de coté pour le moment.

Il nous reste le mode "super triode"
De quoi s'agit t'il?
D'une combinaison de l'UL et de contre réaction par la cathode
Le but est, comme toujours, de diminuer l'impédance de sortie en redressant les caractéristiques. Dans le cas d'un mode "super triode" bien mis en oeuvre, on se retrouve avec un réseau qui ressemble véritablement au mode triode.
J'avais dit dans un post précédent qu'il n'y avait pas de free lunch mais ici, c'est presque le cas.
Pourquoi ?
Parce qu'on obtient une puissance de sortie légèrement supérieure au mode UL
Avec une impédance de sortie basse (quasiment identique à celle obtenue avec un mode triode)

ARC l'a mis en oeuvre dans sa série des VT130/ VT150 et ce dernier reste à mon avis une belle réussite.
Comme d'habitude chez ARC, pas d'enroulement dédié pour le CFB, il suffit d'utiliser pour cela le secondaire du TS

Lorsqu'on tente d'évaluer un système possédant plusieurs variables, on fait le maximum pour toutes les fixer pour n'en faire varier qu'une
VDV, pour tenter d'évaluer les mérites des étages de sortie (modes) est parti d'un circuit entrée et driver standard et d'un transfo de sa fabrication avec prise UL et enroulement CFB
Il n'utilise, pour ses évaluations subjectives, aucune contre réaction globale. On aura donc à l'esprit que le mode pentode avec sa très forte impédance de sortie est très défavorisé dans ce cadre.
Mais cela reste intéressant
Le début ici
http://www.mennovanderveen.nl/eng/project3.html
Utiliser les flèches en haut  (next et prev) pour se balader dans le projet

Le mode super triode correspond à l'amplifier 15 (project 18)
http://www.mennovanderveen.nl/eng/project18.html

[AJMARS]

Faut que j'essaie ce mode sur mes mk3....

Même si je n'ai pas vraiment besoin de plus de puissance que ce que m'en donne le mode triode actuel.... ça peut être intéressant de voir ce que ça peut donner.

A plus
André

[bricoldur]

je confirme que la fiabilité des EL156 chinoise est assez moyenne  
ça sonne pas mal par contre ! pas encore essayé les 6550 winged "c"
les kt120 sont excellentes dans le grave mais le médium aigu est  moyen
globalement pour moi le passage en pseudo triode est plus que bénéfique
aucune frustration pour la puissance  
André le montage façon bazar doit mieux sonner c'est sur en plus il peut revendre le radiateur sur LBC y'en a plus besoin  
A plus
yann

[mambojet]

Nous avons fixé un objectif de puissance (100W) et passé en revue les différentes topologies possibles de l'étage de puissance lorsqu'on utilise des tétrodes.
On peut déjà faire des choix:
On sait qu'une paire de KT88 ne suffira pas pour obtenir la puissance. Il faut donc fabriquer un double push pull. Je souhaite également n'appliquer qu'un taux faible de contre réaction globale. Il faut donc "placer" les tubes de puissances de façon à ce que leur résistance interne soit la plus faible possible
On a à notre disposition pour cela le mode triode et le mode super triode.

Le mode triode ne permettant pas d'atteindre l'objectif de puissance même avec 2 paires, il nous reste le mode super triode.
Si nous n'appliquons pas de contre réaction globale, avec le mode super triode et un transfo d'impédance 2500 ohm pour 8 ohm, l'impédance de sortie devrait être d'un peu plus de 2 ohm.

Pourquoi donc vouloir appliquer de la contre réaction globale si nos circuits sont linéaires. Je pourrais répondre: pour faire baisser le taux de distorsion mais franchement on s'en fiche car passer de 0,5 à 0,01 est inaudible et pire même l'application d'un fort taux de contre réaction donne un effet subjectif brouillon. C'est moins propre.
Donc la seule raison est de faire baisser l'impédance de sortie.

On va sans doute dire que je suis un maniaque puisque cela fait plusieurs fois que j'en parle mais cela me semble important dans un contexte de recherche de fidélité.
Sachant qu'un ampli n'a pas pour vocation de vivre sa vie tout seul.
Il doit être relié à des enceintes. Et dans notre cas, ce sera du BR.
Pour commencer, quelques courbes d'impédance pour des enceintes connues et appréciées:

La ls3/5a, courbe impédance en trait plein

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Belles montagnes Russes avec des peaks importants couvant des bandes de fréquence relativement larges et grimpant au delà de 20 ohm. On verra que malgré les apparences, ce n'est pas le cas le plus défavorable pour un ampli à tube.

La Proac D28

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La Wilson Sasha

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On notera la chute sévère d'impédance dans certaines bandes de fréquences, en particulier toute la zone mid bass, bas médium avec à peine 2 ohm. Cela devient très difficile pour un ampli à tubes...

La Magico V3

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La plupart des amplis sont mesurés sur charge résistive et pourtant ce sera sans doute la seule fois de leur vie qu'il verront une charge de ce type. Ce serait quand même mieux de les mesurer dans des conditions proches de la réalité.
http://www.stereophile.com/reference/60/index.html

Avec un petit réseau passif bien calculé, on peut pourtant s'approcher des ces conditions "real life"

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Avec la courbe d'impédance

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Donc nous allons nous prendre le plus célèbre circuit push pull du marché, le Williamson, un simple push pull de KT 88 en UL chargé par un Hashimoto HW100 (5K plaque à plaque pour 8 ohm), bias négatif.
C'est en gros le circuit que John Ekland avait publié dans VTV.

Et nous allons utiliser la simulation pour vérifier ce que cela donne lorsqu'on utilise le "simulated loudspeaker"
Dans un premier cas, nous n'utiliserons pas de CR globale, impédance de sortie de l'ampli environ 2,7 ohm
Puis nous appliquerons la contre réaction globale necessaire pour des cendre l'impédance à moins de 1 ohm (DF de 8)

Le Williamson ayant une tendance chronique à l'instabilité (oui Williamson, c'est de grand père de Spectral ), nous utilisons un réseau correcteur à la fois sur la charge anodique de la première 6SN7 et sur la contre réaction. On verra plus loin comment ajuster ces réseaux en fonction des marges de gain et de phase (Bode) pour obtenir la stabilité.

A suivre

[mambojet]

Avant d'examiner le résultat des essais, essayons de comprendre pourquoi l'impédance de sortie d'un ampli a une importance.
C'est assez simple.
Un ampli parfait doit se comporter comme un générateur parfait. Sa tension de sortie est insensible à la charge: cela signifie que si mon ampli (avec un géné devant) sort un 10V crête, le fait que la charge varie ne fera pas bouger cette tension.
Si en revanche mon ampli n'est pas parfait et possède une impédance de sortie, cette tension de sortie va chuter d'autant plus que la charge est basse et que l'ampli fournit du courant.
Explication simple avec analogie avec le générateur en cc:


Générateur de fem E et de résistance interne r. La tension fournie à la charge est E - rI.
Passons en alternatif et imaginons que l'ampli parfait soit représenté par E et que sa version "réelle et imparfaite" soit l'association de E et de son impédance de sortie r.
L'enceinte est représentée par R avec son impédance nominale de 4 ohm. Mais l'impédance varie suivant la fréquence (voir sa courbe). Un impédance n'est pas une résistance (il faut raisonner en complexe) mais voyons la en très grande approximation comme une résistance variable suivant la fréquence.

On voit que l'association de r et R peut être vue comme un pont diviseur de la tension E
Si mon impédance de sortie r vaut 2 et que R vaut 4 et si E vaut 10V
V = (R/r+R)E = 4/6 x 10 = 6,66 volt
Imaginons que R descende à 2 ohm
V = 4 volt
Si R remonte à 8 ohm
V = 8 volt
Le delta total en Db vaut:
Delta = 20 x Log (8/4) = 6 db

Cela signifie que la Wilson Sasha avec un tel ampli devant (Dieu nous en préserve) est alimentée par un engin qui n'a pas une courbe de réponse plate sur la charge et avec une variation de près de 6 db.
On va bien sur me dire que les effets de la pièce d'écoute sont bien plus dévastateurs et qu'il n'est pas rare de voir de voir des creux et des bosses de 15 db.
Mais en quoi le fait qu'il existe des aveugles peut réjouir et satisfaire le borgne ?

Le mieux n'est t'il pas de les alimenter avec un ampli qui a une courbe de réponse plate  sur leur charge ?
Mais on a pris un cas très défavorable: celui où l'impédance de sortie n'est pas petite en rapport de celle de l'enceinte. Dans le cas de la ls3/5a, ce serait bien moins défavorable malgré les pics d'impédance impressionnants.
Bon voilà c'était juste une tentative de petite explication.

On passe au Williamson sur la "simulated loudspeaker"...

[Cedric.H]

Bravo, c'est très intéressant et bien rédigé.
L'effort de vulgarisation est louable et apporte une vraie plus value pour les lecteurs.
Juste une question, pourquoi mets tu toujours ces quelques mots anglais (qui n'apportent rien de plus) dans tes superbes exposés ?
Bonne continuation ...

[AJMARS]

C'est parce qu'il a grandi près du Ferry Boate....
 


...

A plus

[pdobdob]

Je ne sais pas comment ce PP de 100 W va finir, mais je suis cela avec attention.
Bravo.
Pierre

[Cedric.H]

C'est parce qu'il a grandi près du Ferry Boate....

...

A plus

Yes of course ;-)

But Calais seems to be nearest from Great Britain than Marseille.

Désolé pour la sortie de piste purement anecdotique ...

[AJMARS]

Désolé pour la sortie de piste purement anecdotique ...

....

A plus

[telonioos]

Vraiment très intéressant, merci Mambo !!!!!

[mambojet]

Bravo, c'est très intéressant et bien rédigé.
L'effort de vulgarisation est louable et apporte une vraie plus value pour les lecteurs.
Juste une question, pourquoi mets tu toujours ces quelques mots anglais (qui n'apportent rien de plus) dans tes superbes exposés ?
Bonne continuation ...

Merci
Probablement parce que je les lit en Anglais et je mémorise comme cela
Genre "simulated loudspeaker"
Mais c'est vrai qu'en relisant on s'aperçoit que cela "accroche" et perturbe un peu l'équilibre
Je vais en tenir compte  

-- 15 Aoû 2013, 19:55 --

[ Image ]


....

A plus

Pétard on dirait Jean Mi avec son scooter  

[Cedric.H]

Merci
Probablement parce que je les lit en Anglais et je mÃ[COPYRIGHT SIGN]morise comme cela
Genre "simulated loudspeaker"
Mais c'est vrai qu'en relisant on s'aperçoit que cela "accroche" et perturbe un peu l'Ã[COPYRIGHT SIGN]quilibre
Je vais en tenir compte  

Oui.
C'est d'autant plus rare et si plaisant de lire ce genre d'exposé rédigé en Français.
C'est tout à ton honneur de te lancer dans une telle rédaction.
On te laisse continuer.

[francis13800]

Je sens qu'il va y avoir du sport à la rentrée  
Excellent compte rendu Philippe.

[Damounet74]

Bravo vraiment bien et abordable, vivement la suite  

[mambojet]

Merci à tous pour vos encouragements  

Nous avons donc décidé de voir l'allure de la courbe de réponse lorsque notre ampli Williamson débite sur l'enceinte simulée par un réseau passif (schéma disponible au dessus)
D'abord sans CR avec une impédance de sortie d'environ 2.7 ohm
Ensuite avec CR globale et impédance légèrement inférieure à 1 ohm
Pour un meilleur visuel, l'échelle est en db en ayant à l'esprit que cela tasse visuellement (en volt c'est effrayant...)
Bien entendu, les gains des deux amplificateurs ne sont pas identiques mais j'ai compensé celui qui avait le moins de gain avec un signal de générateur plus élevé en entrée.

On constate, par rapport à un niveau moyen de 26 db:
Un dépassement important centré sur 70 hz d'environ 4db
Puis à partir de 300 hz une montée progressive pour un dépassement de plus de 4,4 db à 1,5 khz
Ensuite une chute rapide pour un creux maximum à 4 khz à -4db.
L'amplitude des dépassements atteint donc 8,5 db

On notera que ce type de réponse est uniquement dépendante de l'impédance de sortie de l'amplificateur et de la courbe d'impédance de la charge constituée par l'enceinte.
Un SE d'impédance de sortie comparable aurait donné les mêmes résultats
Ce qui ne signifie pas que les résultats subjectifs aurait été les mêmes
Il s'agit de courbes de réponses réalisées en signaux périodiques. Ces courbes ne nous apprennent rien sur le comportement dynamique de l'amplificateur sur des signaux constitués de transitoires.
Cette personnalité sur signaux "musicaux" de l'amplificateur va venir se superposer aux colorations induites par cette courbe.
On part donc avec un handicap certain avec ce type d'amplificateur lorsqu'il s'agit de driver une enceinte dotée d'une courbe d'impédance complexe.
Ce qui ne veut pas dire que la sonorité ne peut pas être agréable mais on ne peut sans doute pas appeler cela de la fidélité.

On note la mise à niveau du très bas de spectre (augmentation de la BP avec l'application de la CR)
Les fréquences concernées par les creux et les bosses restent les mêmes mais on constate un sérieux tassement des dépassements
Dans la bande de fréquences audible le dépassement vers le haut ne dépasse pas 1 db et vers le bas 1,3db
L'amplitude totale est ramenée à 2,3 db
Le taux de CR globale est d'environ 10db pour ce montage

Ensuite tout le jeu va être de trouver le meilleur compromis entre impédance de sortie basse et conservation de la fluidité de l'amplificateur. Si on met trop de CR l'amplificateur va sonner brouillon sur les messages complexes et manquer de fluidité.
Il faut trouver le bon dosage.
On verra que ce dosage dépend aussi énormément de la topologie de l'amplificateur.

[mambojet]

Il nous reste pas mal de choses à examiner avec, entre autres, la contre réaction...
Mais pour varier les plaisirs, penchons nous d'abord un peu sur le design de quelques amplificateurs ayant marqué l'histoire.
L'idée est ensuite de construire un étage de puissance, puis d'essayer divers types de circuits.

Et d'abord place au Williamson
L'ampli le plus copié de l'histoire
Pour a t'on autant copié cet ampli?
parce qu'il marche pas mal du tout...voire même très bien
Je vous invite à consulter le superbe fil d'Alleuze consacré aux amplis de légende

Le design fut publié dans The Wireless World en 1947


Le Williamson dans sa forme la plus classique utilise une paire de KT66

David Hafler (promoteur avec Keroes du mode UL) publia en 1953 un article très intéressant sur une évolution de cet ampli
Modernize your Williamson
Il décrit une évolution avec l'adoption du mode UL et l'obtention de près de 60W propres avec l'utilisation du TS A430 Dynaco (celui qui équipe les MK3) et des KT88

Cet article est très intéressant car il couvre l'ensemble des problèmes de cet ampli. En particulier la stabilité...
A basse fréquence et à haute fréquence
Nous trouvons d'abord une demi triode 6SN7 montée en cathode commune directement couplée à la star de ce montage constitué par le déphaseur concertina
Ce type de déphaseur présente pas mal d'avantage: la symétrie ne dépend absolument pas de l'état des tubes. C'est à mon avis et pour en avoir écouté quelques uns incontestablement un des déphaseurs les plus musicaux. Son problème est qu'il n'a pas de grande capacités de drive et n'aime pas trop être chargé. DT Williamson utilise en aval  de ce déphaseur un vrai étage driver (couplage RC)
L'étage driver pilote l'étage de puissance à travers encore une liaison RC
Un ampli oscille lorsque la contre réaction, en raison du déphasage à certaines fréquences, se transforme en réaction positive. On obtient un oscillateur.
Plus un ampli comporte de liaison RC, plus le déphasage augmente sachant aussi que le TS est également une source de déphasage
On verra plus loin comment utiliser Bode pour déterminer les marges de gain et de phase et vérifier si un ampli est susceptible d'osciller.
Pour corriger l'oscillation haute fréquence, David Hafler introduit un réseau correcteur R + C en entrée qui constitue un filtre passe bas.
Pour contrer le motor boating, il utilise une simple R de 1MEG pour shunter les capas de liaison de l'étage de puissance

Et cela fonctionne plutôt pas mal...
J'ai eu l'occasion d'écouter quelque chose qui ressemble énormément au montage décrit par John Ekland dans VTV
La contre réaction a été très fortement réduite par rapport à l'article de David Hafler et la stabilité est donc moins problématique
Ne surtout pas utiliser de grandes capas en espérant améliorer.

Heathkit W-2


Un autre...