AMPLIFICATEUR 2 x 12 W - PP UL à 6V6GT

Projet publié dans la revue Electronique Pratique "Hors Série Audio Led"  de novembre 2006 sous le titre "Push-Pull de 6V6GT 2 x 12 W en ultra-linéaire"




Le module présenté dans cette étude a été publié dans l’Electronique Pratique 301 de janvier 2006. Nous abordons ici l’étude de la version stéréo équipée de tétrodes 6V6GT. La version présentée développe 12 W efficaces en classe AB1. Nous étudierons dans ce numéro la mise en œuvre d’une version stéréophonique et de son alimentation ‘’déportée’’ toutes deux sous forme ‘’produit fini’’. Ce module plus économique peut également équiper une version ‘’Home Cinema’’ à 5 voies.


LE SCHEMA

Le schéma est des plus classiques : préampli à triode, déphaseur cathodyne et étage de puissance en push-pull ultra-linéaire. Toutefois quelques particularités vont nous permettre de tirer le maximum de cet amplificateur.         
La ECC832 est un nouveau tube mis sur le marché par la firme JJ Electronics. C’est une double triode asymétrique équivalente à l’ancienne 12DW7. La première triode (broches 6,7 et 8) possède les caractéristiques de la ECC83 et l’autre triode, celles de la ECC82.


Le circuit d’entrée

Le signal d’entrée est appliqué sur la grille de la ECC832 pour être amplifié de 36 dB (sans contre-réaction).
La polarisation de grille de la première triode est fixée à 36 Vdc par le pont diviseur (R10+R11)/R12. Ceci nous permet de limiter drastiquement les variations du point de fonctionnement dues aux dispersions des caractéristiques Vgk.
Le même pont diviseur R10/(R11+R12) verrouille le point de fonctionnement de la deuxième triode. Nous voici assurés de la parfaite stabilité des circuits d’entrée et de déphasage. Les filaments sont alimentés en 12,6 V alternatif et pour éliminer les risques d’influence thermoïonique ‘’cathode – filament’’, ceux-ci sont portés à un potentiel de +60 Vdc.


Le déphaseur

Le déphaseur cathodyne fournit les signaux en opposition de phase aux deux grilles des tétrodes de sortie. Le potentiomètre P2, placé dans le circuit de cathode permet l’équilibrage du push-pull. Son réglage pour un minimum de distorsion est assez marqué. Si vous n’avez pas la possibilité de mesurer le taux de distorsion, il sera préférable de ne pas placer ce potentiomètre et de remplacer la résistance R14 par une valeur égale à R15 (47 kΩ).


Le push-pull

Le push-pull est équipé de deux tétrodes 6V6­EH de Electro-Harmonix.
Les américaines 6V6GT et russes 6P6S peuvent être utilisées sans modification du schéma.
La polarisation des grilles est au potentiel ‘’zéro’’ et le courant de chaque cathode s’établit dans les résistances de pied (R20 et R21). Ces résistances d’une valeur de 750 Ω et 4 W sont en fait composées de 2 résistances de 1,5 kΩ de 2 W montées en parallèle et dissipent chacune 0,5 W. Le circuit imprimé est dessiné pour accepter cette configuration et permet ainsi un vaste choix de combinaisons possibles.   
Les deux tétrodes se polarisent donc automatiquement et indépendamment.
Cette solution de polarisation indépendante des cathodes est plus fiable que celle qui relie ensemble les deux cathodes via une résistance unique de moitié de valeur.
En effet l’appairage des deux tubes n’est pas toujours garanti au fil du temps.
Nous avons néanmoins opté pour des tubes appairés.
Sur le circuit imprimé, nous avons placé le strap qui raccorde le pied des résistances R20 et R21 directement au potentiel ‘’zéro’’. Il est toutefois possible de prévoir un interrupteur de ‘’mise en attente’’ ou d’écoute à bas niveau.
Le push-pull fonctionne en Classe A jusqu’à 8 Weff. Chaque anode draine un courant de 35 mAdc, ce qui avec les 330 Vdc de Vak, nous donne une puissance dissipée (Wa) de 11,5 W par anode bien en dessous de dissipation anodique maximale des 6V6GT spécifiée à 14 W. Chaque étage de sortie est protégé par un fusible ‘’rapide’’ de 100 mA.


Le transformateur de sortie

Le transformateur de sortie fait 10 kΩ entre anodes et possède des prises d’écran à 40 %. Il est fabriqué par Hammond au Canada, et porte la référence 1609. Il affiche une puissance nominale de 10 Weff de 30 Hz à 30 KHz à –1 dB, mais les tests effectués en labo ont montré une tenue en puissance bien supérieure.     
L’intérêt de ce modèle est sa taille réduite et la possibilité de le fixer sur le châssis sans découpe.


La contre-réaction

La contre-réaction si elle améliore fortement les caractéristiques d’un amplificateur peut s’avérer désastreuse en termes de  comportement en régime impulsionnel, de risques d’accrochage et de stabilité …
Les trois risques principaux de problèmes rencontrés avec une contre-réaction sont : l’accrochage vers la fréquence de coupure dû à la rotation de phase; la distorsion des transitoires due au temps de montée du transformateur de sortie; et enfin l’accrochage sub-sonique de quelques Hertz dû à l’instabilité des points de fonctionnement, qui se manifeste dans les haut-parleurs par une pulsation lente, c’est le ‘’motor-boating’’. Pour plus d’explications, nous vous renvoyons à votre EP n° 301 de janvier 2006 ou au projet 11.
Rappel d’une règle fondamentale: rien ne sert de contre-réactionner un système pour en améliorer le fonctionnement si le système lui-même ne fonctionne pas d’abord de manière fiable. Le taux de contre-réaction de notre montage est de 10 dB.


L’alimentation
Schéma de l’alimentation

L’alimentation est placée dans un boîtier séparé et raccordé à l’amplificateur par un câble multi-conducteurs qui peut faire plusieurs mètres (photo 12). Elle fournit la tension de chauffage de 12,6 Vac sous 1,2 A et la haute tension de 360 Vdc sous 160 mA. Sa mise sous tension est commandée depuis l’amplificateur.
Le schéma met en œuvre deux transformateurs.  Le transformateur de puissance T2 a été développé par ACEA et porte la référence P0145B.  Il affiche une puissance de 110 VA et peut fournir un courant redressé de 160 mA.  Le transformateur T1 est alimenté dès le raccordement au secteur. Il fournit une tension de +30 Vdc à vide qui alimente le circuit de mise en service du transformateur de puissance. La fermeture de l’interrupteur ‘’ON’’ de mise en service de l’amplificateur active le relais K1 qui met le transformateur T2 sous tension. Ceci permet le chauffage des filaments, la haute tension ne sera appliquée qu’après la fermeture du relais K2. La fermeture de l’interrupteur ‘’ON’’ libère également la capacité C11 qui se charge et lorsque la tension atteint la moitié de la tension d’alimentation après une vingtaine de secondes, l’amplificateur opérationnel bascule et active le relais K2.
La haute tension est filtrée par une cellule composée de la self L1 de 4 H associée au condensateur C7 de 100 µF. L’ondulation résiduelle est de 1 mVpp et l’ondulation en sortie des amplis est inférieure à 200 µV. En cas de débranchement accidentel du cordon de raccordement, ou d’une coupure de secteur, la capacité C11 est immédiatement déchargée et une nouvelle temporisation de 20 Sec démarre.
Le choix du connecteur et de son socle s’est porté sur un modèle à 8 broches de Cliff Ltd (photo 13). Il peut supporter un courant de 15 A par broche et est testé en isolation à 2,5 kV.  



MISE EN ŒUVRE

L’AMPLIFICATEUR

La mise en œuvre de l’amplificateur a été décrite en détail dans votre ‘’Electronique Pratique’’ n° 301 de janvier 2006 et nous vous renvoyons à cet article ou au projet 11.
Afin de faciliter la réalisation mécanique, nous avons développé et sous-traité la fabrication du châssis.


Le circuit imprimé


Typon à l’échelle 1

La figure 3 et photo 4 montrent le placement des divers composants. A noter que pour cette version le
potentiomètre d’entrée a été remplacé par une liaison directe et que les deux résistances R20 et R21 sont dédoublées (2 x 1,5 kΩ) et reliées à la masse par le strap prévu à cet effet.


Montage final

L’ordre de montage doit être le suivant : placement des entretoises M-M de 15 mm à l’aide des cartes, ensuite, après avoir retiré les cartes il faut fixer les transformateurs. En effet, deux vis de fixation sont situées sous la carte et ne sont plus accessibles quand les cartes sont montées. La photo 5 montre une vue de l’agencement des divers éléments. Le câblage est compact mais chaque connexion trouve sa place sans forcer.  
Le contact de masse avec le potentiel zéro se fait à partir d’une des cosses Faston de l’une des cartes pour être raccordée au châssis (photo 6 en haut à droite).
La face avant (photo 7) recevra l’interrupteur de mise en service et les deux led’s de contrôle.
La LED rouge pour la ‘’veille’’ et la verte pour la mise sous tension.
Sur la face arrière (photo 8), le trou prévu pour l’interrupteur sera bouché par un passe-fil de 6 mm.  Les deux transformateurs sont montés sur des entretoises de 5 mm afin de dégager les lumières de passage des fils et de permettre ainsi l’évacuation des calories.


Le test

On commencera par tester les cartes à l’aide d’une alimentation externe.
L’application du 12,6 Vac ou dc fera chauffer les filaments.
Ensuite, le plus facile est d’appliquer une tension continue issue d’un redressement par pont d’un transformateur de récupération, progressivement à l’aide d’un auto-transfo variable (Variac). Dès qu’il y a + 60 Vdc de ‘’HT’’, l’ampli est suffisamment fonctionnel pour nous permettre de contrôler son bon fonctionnement.
On peut alors monter en tension progressivement jusque +360 Vdc. Il est conseillé de monitorer la tension de cathode des tétrodes. Cette tension doit s’établir vers +27 Vdc.


ALIMENTATION

La réalisation est placée dans un boîtier de dimensions 203 x 280 x 133 mm disponible chez Radiospares sous la référence 223-988, le 223-988 étant obsolète il est remplacé par le 754-5995.
Tous les éléments sont fixés au châssis par quatre profilés aluminium (photo 9). Seules les cotes de placement des profilés sont données en figure 4, les autres cotes ne sont pas critiques et seront pointées ‘’in-situ’’.  La carte imprimée est placée au milieu des profilés et le perçage des trous se fait à l’aide de la carte vierge.
La disposition des éléments sur la face avant n’est en rien critique (photo 2).
La face arrière supporte la self choke de 4H.
La photo 10 donne une vue de l’agencement général des divers éléments.


Le circuit imprimé


Typon à l’échelle 1

Le circuit imprimé (figure 5 et photo 11) de dimensions 145 x 99 mm comprend l’ensemble des composants de commande à l’exception des deux relais K1 et K2. Il est libre de fils  et le raccordement est fait par des cosses Faston pour les tensions critiques et par cosses picot de 1,3 mm pour les commandes en basse tension. Le montage débutera par la mise en place des 13 cosses Faston et 18 cosses picot.


Mise en service

Avant de placer la carte dans le boîtier, on testera la partie temporisation.
Raccorder les cosses ‘’T’’ et ‘’V’’ au 230 Vac et vérifier la présence du +30 Vdc.
Placer une résistance de 1 kΩ entre les points ‘’S’’ et ‘’R’’ et monitorer le point ‘’P’’.
Celui-ci doit basculer de 0 à +30Vdc une vingtaine de secondes après avoir court-circuité le point ’’R’’ à la masse ‘’Q’’. Un relâchement bref réinitialise une temporisation de 20 secondes. La suite du test se fait avec l’alimentation complètement assemblée.
Après avoir vérifié (plusieurs fois) la pertinence de chaque connexion on peut tenter l’essai final.  Il est souhaitable pour la première mise sous tension de remplacer le fusible FS2 par une ampoule de 230 V / 60 W. A la mise sous tension (point ‘’R’’ à la masse), après le délai de 20 secondes, K2 se ferme et met la HT en charge. L’ampoule s’illuminera un bref instant pour s’éteindre immédiatement. Après décharge des condensateurs C4 et C7, on peut éliminer l’ampoule et remettre le fusible dans son logement.  On peut tester l’alimentation en charge en plaçant deux ampoules de 230 V / 40 W en série sur la HT +360 Vdc et remettre sous tension. Le courant s’établira à 145 mA environ. Le primaire du transformateur est pourvu de 3 bornes 220, 230 et 240 Vac, il est important de choisir la tension d’alimentation correcte en fonction de la tension secteur présente chez vous.


LE CÂBLE

Le cordon d’alimentation de l’amplificateur est réalisé à partir de câble à 7 conducteurs initialement destiné à équiper une attache remorque. Il est disponible dans les rayons ‘’auto’’ sous une longueur standard de 6 m. Il peut être utilisé tel quel ou raccourci à la longueur souhaitée (figure 6, figure 7, photo 12 et photo 13)


Mise au point finale et mesures

Après stabilisation, les potentiomètres P2 sont ajustés pour un minimum de distorsion à 1000 Hz à 3 W ou 5 Vac en sortie. Ce réglage est très marqué et descend aisément sous les 0,1 %.  Il sera réajusté après quelques heures de fonctionnement.
La figure 8 présente les mesures de DHT classiques à 50 Hz, 500 Hz et 5 kHz. La DHT pour 1 Watt en sortie est de –74 dB soit 0,02 %.
La mesure du taux de distorsion d’intermodulation ‘’DIM’’ a été réalisée en suivant les deux méthodes les plus courantes. L’ ITU-R (International Telecommunications Union – Radiocommunications) qui préconise l’injection de deux signaux de 19 et 20 kHz d’amplitude égale et de mesurer le résultat issu de la soustraction des deux fréquences (1 kHz) dû à la non-linéarité du système.  C’est le test le plus cruel pour un amplificateur. Le ventre du battement produit un signal de 10 W en sortie en fin de bande. La DIM est de –46 dB.

La SMPTE (Society of Motion Picture & Television Engineers) est la méthode américaine et date de 1941. Elle préconise l’injection de deux signaux de 7 kHz et 60 Hz dans un rapport de 12 dB (4 à 1). Cette méthode est plus avantageuse car elle se trouve dans une zone plus linéaire.  Les produits d’intermodulation à 6940 Hz et  7060 Hz se situent à – 62 dB.  La figure 9 nous présente les représentations spectrales des deux méthodes
Les figure 10 et figure 11 nous présentent les mesures de DHT.
La réponse aux signaux carrés (figure 12) et tout particulièrement à 10 kHz est excellente. Le dépassement reste faible et le temps de montée est de 5 µSec. La fréquence de coupure se situe à 70 kHz à – 3 dB.  L’ajout d’une réactance composée d’une capacité de 1 µF en série avec une résistance de 8 Ω laisse le signal de sortie imperturbable.

Caractéristiques techniques de notre réalisation


Conclusion

Cet amplificateur de facture plus modeste que le modèle à tétrodes 6L6GC ne manque pas de coffre et module sans ménagement deux enceintes KEF série Q de 150 W. Le niveau d’écoute se révèle très confortable et l’ensemble avec ses 2 x 14 W musicaux en sortie ne s’essouffle pas. Le spectre d’écoute est bien équilibré avec une excellente tenue des graves et un médium - aigu détaillé qui ne se révèle en rien agressif. 


Liste des composants de l’amplificateur
Liste des composants de l’alimentation


 
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Récapitulatif des photos (Haute définition)







Galerie des Tubes

ECC832 / 12DW7
12DW7 Electronska Industrija Yugo
12DW7EG Electronska Industrija Yugo
12DW7 Electronska Industrija Serbia
12DW7 General Electric
12DW7 Philips
ECC832 JJ Electronic


6V6GT
6V6GT Raytheon
6V6GT Raytheon
6V6GT Shuguang
6V6GTA General Electric
6V6GTY General Electric
6V6GTY General Electric
6V6GTY Raytheon
6V6GT Brimar
6V6EH Electro Harmonix
6V6GT Fivre
6V6GT Marconi
6V6GT Marconi
6V6GT Mazda
6V6GT Mullard
6V6GT Philips
6V6GT RCA
6V6GT Sylvania
6V6GT Sylvania
6V6GT Tung-Sol
6V6GT Tung-Sol
6V6GT Westinghouse
6V6GT Pope