Bonjour,
Comme le permet ce forum, je vais utiliser ce premier post comme wiki de cette réalisation, elle sera mise à jour en fonction de l'avancement du projet et permettra à ceux qui le souhaitent de réaliser ce montage.
Ce projet est un peu un retour aux sources, il s'agit de mon premier ampli revu et corrigé avec ce qui se fait sur le forum depuis ces dernières années. Il s'agit bien sûr d'une version basée sur le schéma du push d'ECL86 de Yves pour plein de points qui seront explicités plus loin. Les « astuces » du circuit sont également un clin d'œil à l'auteur original du schéma mais pas seulement. Vient s'ajouter à cela la CDiff d'Arnaud à la façon Serge à savoir avec un AOP parce que mon TRA possède un circuit +15/-15 et pas assez de chauffage pour un tube de plus. Il s'agit ici de construire un ampli le plus stable avec les meilleures performances possibles.
Historique
Edit du 11.10.2017 suppression des oscillations parasites du softstart
Edit du 10.10.2017 Changement du soft start pour une régulation temporisée classique
Edit du 15.09.2017 Modification de la fréquence de coupure basse à 8Hz pour une Cdiff à 16Hz.
Edit du 11.09.2017 Modification après essais de la CCS de cathode du symétriseur.
Edit du 06.09.2017 Ajout de la transil 300V pour la protection des shunts.
Edit du 15.08.2017 Réglages des shunts de g2 un peu plus au taquet (2,7k de shunt).
Edit du 12.08.2017 Correction de l’impédance vue de la grille non inverseuse du symétriseur.
Edit du 26.02.2017 Mise à jour du schéma de l'alimentation
- passage du fusible et de la CTN de l'autre côté de l'interrupteur
Edit du 12.02.2017 Mise à jour du schéma de la CDiff
- utilisation d'un filtre de Rauch passe bas
Edit du 05.02.2017 Mise à jour de l'AOP de CDiff

- changement de l'AOP LT1366 pour un AD8599, enlevé R17.

- Typo sur le schéma du soft start, il manquait une référence au zéro volt.
Edit du 01.02.2017 Mise à jour du schéma d'alimentation suite aux premières remarques, merci à tous

- Résistances de polarisation du chauffage passées de 1k à 100 ohms

- Mise à la terre du boitier et polarisation avec le zéro volt.

- Double régulation shunt
Post du 31.01.2017 Post initial du schéma.
Présentation du projetCréer un amplificateur audio polyvalent et fiable. Il met en œuvre des 6P14P-EV (equiv. EL84M), l'objectif est d'obtenir 12W de puissance utile avec un facteur d'amortissement de 30 et une THD sous -60dB à 1W (0,1%).
Fonctionnement généralFichier(s) joint(s):
pushEL84_main.png
Le schéma reprend le principe du push d'ECL86 mais avec un circuit de correction différentielle. Il utilise les mêmes transformateurs de sortie Dissident Audio DA17. L'arrivée de la HT est découplée sur la pinoche du transformateur par une capacité de bonne qualité pour offrir un chemin court aux transitoires. Les 6P14P-EV sont en polarisation fixe, il existe une composante non découplée R8 / R9 qui offrent une petite contre réaction d'intensité. Cette réaction négative a l'inconvénient d'augmenter l'impédance de sortie de l'amplificateur, cela est compensé par le circuit de correction différentielle. Un des points du montage sera de montrer l'utilité de cette contre réaction et, le cas échéant, son optimum.
contre-réactions localesLa contre-réaction principale du montage qui est l'alimentation du driver V1 depuis la tension d'anode des EL84 via le réseau de résistances R01, R02, R03. Le niveau de cette contre réaction locale est réglé par R02 et permet de consommer le gain des 6N2P-EV (V1) µ=100 pour l'adapter au swing nécessaire de V2, V3 (env. 16Vcc). Cela augmente la bande passante et limite les « bosses » de gain aux extrémités du spectre qui peuvent induire des oscillations avec la correction différentielle.
symétriseurLe déphaseur est un « longue queue » de deux triodes liées par un cascode de transistors bipolaires à grand gain. Ils représentent une impédance dynamique de plusieurs méga ohms assurant ainsi une très bonne symétrie des signaux de sortie. La source de courant constant qu'ils imposent est de 1mA, 0,5mA dans chaque triode chargées par 220k en parallèle de la résistance de grille de l'étage suivant soit 110k.
étage de puissanceLes EL84 sont faciles à driver, elle offrent une bonne pente (S=11,5mA/V) et peuvent être attaquées avec une impédance élevée en mode pentode. L'impédance de sortie du déphaseur est de l'ordre de 200k ohms ce qui fait une impédance d'entrée de grille à 150k pour la 6P14P, c'est dans les clous. Les pentodes ont leur circuit de grille alimenté par une source négative de tension. Le circuit de bias permet de contrôler la hauteur et l'assiette du push-pull via les deux potentiomètres P04 & P06 de façon à ce qu'une rupture de "curseur" ne mette pas en danger les tubes de sortie.
Fichier(s) joint(s):
pushEL84_bias.png
Correction différentielleFichier(s) joint(s):
pushEL84_cdiff.png
Le principe de fonctionnement de la correction différentielle est soustraire le signal de sortie au signal d'entrée pour obtenir l'erreur amplifiée qu'on ré-injecte en opposition de l'entrée sur le déphaseur. Il s'agit donc d'un étage comparateur avec du gain; il a été établi expérimentalement que le facteur d'amortissement de l'amplificateur ainsi corrigé était égal au gain de l'étage de correction. L'amplificateur opérationnel pressenti est le AD8599 qui est un composant à faible bruit. . Son impédance de sortie est d'environ 50 ohms ce qui est intéressant car la grille de la 6N2P est ainsi attaquée à basse impédance. Les capacités parasites de ce tube à fort mu limitent son gain dans les hautes fréquences si la grille présente une impédance élevée, dans ce cas elle vaut R10 // R11 // de l’impédance de sortie de l’AOP soit 50Ω.
Au niveau du filtrage, la correction différentielle nécessite de corriger en phase, il est donc indispensable de remettre en phase le signal d'entrée et le signal de sortie pour éviter de fabriquer un oscillateur. Le signal de sortie présente des déphasages importants aux extrémités de la bande passante dus au transformateur OTR01. L'idée est donc de suivre le déphasage du signal de sortie tout en faisant chuter le gain de l'amplificateur opérationnel dans les hautes fréquences pour désamorcer les risques d'oscillations dans cette zone.
Le schéma une structure de Rauch passe-bas tirée du site ( expliquée sur
ce site ) et le gain en mode commun dans les audiofréquences est
Code:
Vs = α.V⁻ avec α = R15 / R16
soit environ 50 (34dB). D'après LTSpice, le déphasage est progressif (270°soit +90° de déphasage à env. 150kHz) et gain est unitaire à 900kHz ce qui est un peu élevé. Il sera sans doute nécessaire de réduire le gain, il y a de la marge car l'objectif est de 30 (29,5dB).
Note les valeurs des composants et la forme des filtres seront revus suite aux mesures préalables en boucle ouverte.
AlimentationFichier(s) joint(s):
pushEL84_psu.png
côté secteurLa prise de courant est une IEC standard 3 broches avec la terre doté de préférence d'un filtrage des parasites du secteur ( non représenté ici ). Le fusible doit être placé dans le fil de phase. Une CTN 33 ohms permet de limiter l'appel du courant initial à la mise sous tension. À chaud, cette thermistance voit son impédance descendre à quelques ohms. Cela préserve les filaments des tubes et limite l'appel de courant des capacités de l'alimentation à l'allumage. Le primaire du transformateur d'alimentation est équipé d'une varistance qui le court-circuite si la tension dépasse les 250Veff ce qui arrive à l'extinction ( ouverture du circuit ) à cause de la self du primaire. C'est pour cette même raison que le fusible est placé de l'autre coté de l'interrupteur principal d'alimentation.
La terre est reliée directement au châssis via un câble court (et gros) puis au zéro volt via un pont à diodes dans le sens passant. Cela permet de garder le châssis dans un intervalle en voltage de deux diodes du zéro volt sans les relier directement. Les parasites de la terre sont ainsi tenus à distance et les éventuelles boucles de masses ne se ferment pas.
basse tensionLa basse tension est un rail +15V/-15V délivré par les deux régulateurs REG01 & REG02.
haute tensionLa haute tension est redressée par le pont BR01 avec un condensateur de tête C06 (47µF) puis filtrée par le pont R18 (120) & C07 (220µF). L'ensemble des courants haute-tension vont transiter au travers R18 soit, au repos : 4×35mA (anodes) + 4×4mA (grilles 2) + 2mA (drivers) + 2 mA (saignée) soit 160mA. Elle va donc dissiper 3W constamment mais peut prendre des pics jusqu'à 2 × 100mA (anodes) + 2 × 8mA (grilles 2) + 2 + 2 soit 5W, par mesure de sécurité cette résistance devra être au moins une 10W (de préférence 20W) vissée au châssis.
La capacité C07 est le réservoir central d'énergie de l'amplificateur, la tension à ses borne va se stabiliser vers 300V en charge.
Note : Les condensateurs C06 & C07 n'ont pas besoin d'être très performants, une ESR modérée est même indiquée pour limiter les pics d'intensités qui génèrent des problèmes de bruits HT difficiles à filtrer. Il vaut mieux qu'ils soient durables. De même, les diodes de redressement n'ont pas besoin d'être rapides, il vaut mieux qu'elles soient solides.
Les ponts R19 & C08 et R20 & C09 filtrent la HT pour chaque paire de 6P14P et proposent ainsi des réservoirs d'énergie dédiés pour les finales. C'est intéressant car cela limite la diaphonie et permet de mettre une résistance de plus grande valeur pour chaque filtre qui fait ainsi fusible si une paire de tubes venait à s'emballer ou se court-circuiter. Ces résistances sont donc volontairement limitées à 2W ce qui répond à la règle du double de la puissance de repos 0,07² × 150 = 0,75W.
Soft startFichier(s) joint(s):
pushEL84_softstart.png
Il n'est pas bon de faire débiter les tubes de puissance de façon brusque à l'allumage ou l'extinction. L'application de la haute tension peut se fait de façon directe sur l'anode des tubes car les pentodes sont particulièrement insensibles à leur tension d'anode, seules les tensions des grilles 1 & 2 sont importantes tant qu'on reste sous les tensions maximales autorisées.
Les 6N2P-EV sont alimentées depuis les anodes des 6P14P et peuvent prendre 350V (sans débiter) à l'allumage (300V ici), la moindre intensité qui les traverse fait redescendre leur tension d'anode aux valeurs de service via leur forte charge (R05 & R01 et R06 & R03 soit env. 270k).
Le régulateur REG03 est monté en source de courant constante et délivre 1mA. La capacité ballast C12 se charge doucement au travers R26 de forte valeur. La tension de source de M01 va ainsi monter à 100V en 8s, 200V en 23s et atteindre 250V en environ 1 minute. Cela va faire monter lentement la tension des grilles 2 des 6P14P-EV et les faire débiter progressivement.