Amplificateur 2 x 24 Weff - Push Pull de 7591A

Ce projet publié dans Electronique Pratique n° 323 de janvier 2008 sous le titre ‘’Amplificateur 2x24Weff – Push pull de 7591A''

Cette version est à présent obsolète et remplacée par la version II

Cette réalisation fait référence aux grands classiques de la haute fidélité des années 60 à savoir : Fisher, Sansui,  HH Scott, Eico, Ampeg, Sherwood et autres Marantz.  Il met en œuvre un push pull de 7591A à polarisation fixe fonctionnant en classe AB1 et développe une puissance musicale de 2 x 32 Watts. 


LE SCHEMA

Schéma de l’amplificateur

Le circuit d’entrée et déphaseur
Le signal d’entrée est injecté par un jack RCA double directement monté sur le circuit imprimé de base. Le relais K99 est placé en tête afin de pouvoir mettre l’entrée hors service et permettre les manipulations, il est désactivé en position SB (Stand-by).
L’impédance d’entrée est fixée à 47 kΩ, mais peut être largement supérieure en augmentant la valeur de R3.
Le signal est injecté sur la grille en broche 2 de la ECC83 (V1A). Le gain de cet étage est de 36 dB sans contre-réaction. Le tube ECC82 (V3A) est monté en cathode suiveuse et le couplage V1A vers V3A  est direct.
La polarisation de grille des 2 éléments du premier tube (V1) est fixée à 30 Vdc par le pont diviseur R60/R61. Ceci nous permet de limiter drastiquement les variations du point de fonctionnement dues aux dispersions des caractéristiques Vgk.
Le déphaseur est du type paraphase. L’ajustable P1 permet de doser l’amplitude du signal déphasé, et d’injecter exactement le niveau requis aux tubes de puissance, sans affecter le point de fonctionnement des ‘’drivers’’. Son réglage permet de réduire le taux de distorsion à son minimum. Les deux signaux déphasés se retrouvent aux cathodes de l’ECC82 (V3A et V3B). L’avantage de ce type de circuit est une parfaite symétrie et une attaque des tubes de puissance à basse impédance.


Le Push-Pull
Le push-pull met en œuvre deux pentodes 7591A. Ce tube au culot octal admet une dissipation anodique maximale de 19 W et présente trois avantages certains : le chauffage des filaments ne nécessite que 800 mA, sa pente est de 10,2 mA/V et il est spécifié pour une tension maximale de 550 V à l’anode et 440 V à l’écran (figure 2).
Comme tous les constructeurs qui utilisaient la 7591A, nous avons opté pour la polarisation fixe des grilles 1 et 2.
Le push est alimenté en +400 Vdc non-stabilisé aux anodes et +350 Vdc stabilisé aux grilles écran. 
Les cathodes sont reliées à la masse via des résistances de 47 Ω, ce qui permet de compenser de faibles différences d’appairage qui peuvent survenir au cours du temps. Le potentiomètre P81 fixe le courant de repos à 40 mA, soit 38 mA pour les anodes et 2 mA via les grilles écran. A noter que ce réglage est unique pour les quatre pentodes, il importe donc que les quatre tubes soient appairés en quartet.  La dissipation des tubes au repos est de 15 Watts.  A puissance maximale, le courant de cathode monte à 70 mA.
Les tubes choisis sont des Electro-Harmonix. Nous fonctionnons en classe AB1 jusqu’à la puissance maximale. L’interrupteur ‘’Stand-by’’ en position ouverte insère dans le circuit des cathodes une résistance de 1000 Ω commune aux deux canaux tout en interrompant le signal à l’entrée. Cette commutation est exempte de bruit de claquement au niveau des enceintes.


Le transformateur de sortie
Le modèle choisi est un Hammond 1650H. L’impédance primaire est de 6600 Ω. Les prises à 40% ne sont pas utilisées. Le secondaire permet le raccordement fixe de charges de 4/8/16 Ω. La BP s’étend de 30 à 30 kHz pour 40 Weff. A 24 Weff la bande passante s’étend de 20 Hz à 30 kHz à –1dB.


Circuit de contre-réaction et d’amortissement
Une portion du signal de sortie, prélevée directement au bornier du HP est réinjectée dans le circuit de cathode de V1A. Le taux de contre-réaction est de 14 dB.   
C’est lui qui conditionne le facteur d’amortissement. Ce dernier est de 5 et la résistance interne de 1,6 Ω.
Il est possible d’améliorer ce facteur en augmentant le taux de contre-réaction, toutefois 14 dB constitue un bon compromis. Le rôle du circuit d’amortissement (R25/C15) est de limiter la bande passante interne à 30 kHz, de temporiser la progression des transitoires et empêcher le fonctionnement non-linéaire du PP. Ce phénomène n’existe pas en l’absence de contre-réaction. Le temps de montée est de 6 µS.


Circuit d’alimentation

Schéma de l’alimentation

Un transfo de 240 VA fournit la tension de chauffage de 6,3 Vac, la HT de 600 Vac à prise centrale et 50 Vac pour la polarisation. Il est disponible chez Hammond et porte la référence 372JX. La mise en service de l’alimentation se fait par l’intermédiaire d’un relais bipolaire de 230 Vac . En effet, la pointe en courant qui atteint aisément les 20 A à la mise sous tension a tôt fait de détruire le switch.
Comme le secondaire est à prise centrale, le redressement se fait par deux diodes. A cet effet, la broche négative du pont redresseur B80 sera coupée au raz du boîtier. La haute tension redressée et filtrée par la cellule C80-L1-C1 atteint +420 Vdc au repos et tombe à +400 Vdc à puissance maximale. La self choke de 2,6 H est disponible chez Hammond et porte la référence 193K. Elle est prévue pour un courant maximal de 300 mA, sa résistance propre fait 21 Ω . L’ondulation résiduelle après filtrage est de 50 mVac. La tension d’attaque des écrans est fixée après essais à +350 Vdc, et comme le courant d’écran varie fortement en fonction de la demande, il est préférable de la stabiliser. C’est la fonction du circuit à semi-conducteurs.

Le transistor Q80 (MPSA92), les diodes Zener D80 et D81 et la résistance de pied R83 sont montés en source de courant pour le circuit collecteur. Les ‘’1 mA’’ qui parcourent R83 développent aux bornes de R81, R82 et P80 une tension stabilisée qu’on ajustera afin d’obtenir +350 Vdc en sortie.  Cette tension est encore filtrée par la cellule R84/C82, et est appliquée sur la gate du transistor MOSFET Q81. Le circuit imprimé permet le choix du transistor: BUZ80, BUZ305 ou 2SK1120.
La résistance interne de la HT est de l’ordre de 4 Ω. La dissipation du ballast est de l’ordre de 4 Watts et l’ondulation résiduelle de 70 µVac .
Le transformateur possède une sortie 50 Vac qui redressée en mono-alternance négative nous donne une tension de –70 Vdc. Cette tension sera mise à niveau par le pont diviseur R62 (330 kΩ) – P81 (220 kΩ) afin d’obtenir la tension de polarisation des grilles.
A noter que comme l’alimentation HT1 des anodes n’est pas stabilisée, cette tension peut varier entre 400 et 430 Vdc suivant les humeurs du secteur. Il en va de même, mais en négatif pour la tension de polarisation des grilles ce qui stabilise la dissipation des quatre pentodes.
Les filaments de tous les tubes sont polarisés à +52 Vdc afin de supprimer l’influence thermoïonique ‘’filament-cathode’’ qui peut induire un ronflement à 50 Hz surtout au niveau des triodes d’entrée. Le niveau de bruit mesuré en sortie haut-parleur est de 250 µV.
Le transformateur choisi offre un panel complet de tensions d’attaque au primaire. Il importe de choisir avec soin celle: 220, 230 ou 240 Vac qui correspond avec votre secteur.


MISE EN OEUVRE

La mécanique
L’ensemble du projet est placé sur un châssis de dimensions 305x203x76 mm. Il porte la référence 1441-24BK3 chez Hammond. La surface occupée - format A4 - est modeste par rapport à la puissance développée. La réalisation comprend 2 cartes imprimées: la carte de base sur laquelle est enfichée verticalement  la carte ‘’triodes’’. Ce sous-ensemble est situé à l’intérieur du châssis. Les quatre tubes 7591A sont montés verticalement à l’extérieur et leur câblage est réalisé en apparent. La fixation des trois transformateurs et du choke ne nécessite pas de découpe au niveau du châssis, ce qui facilite grandement la réalisation et offre un maximum de place sous le châssis.
Il est plus facile de réaliser en premier lieu la partie mécanique en se servant de la carte de base non-montée. Les photo 2 et figure 4 sont assez didactiques et vous serviront de guide pour la réalisation. On percera un premier trou de référence marqué d’un astérisque avec une bonne précision. On y fixera la carte de base à l’extérieur du châssis, cuivre visible, par une vis M3. A l’aide de la carte bien positionnée orthogonalement on percera les 3 autres trous. On en profitera pour tracer l’alignement des trous du socle RCA d’entrée et du transistor Q81.

Sur la   face arrière (figure 5 et photo 3), on marquera avec précision la hauteur de ces mêmes trous. Les autres perçages ne demandent pas la même précision. Les découpes circulaires de 22,5 et 27,5 mm sont réalisées avec précision à l’aide d’un emporte-pièce.  Le relais de mise en service est fixé sous le choke. Les cotes ne sont pas reprises au plan, tant il existe de supports différents.
L’orientation du transformateur d’alimentation, des transformateurs de sortie et du choke doit absolument être respectée au risque de voir se développer une tension induite de 50 Hz. Cette tension est nulle dans la configuration choisie. Une grille en fer (photo 4) ajourée à laquelle sont fixés quatre pieds de 20 mm de haut viendra se fixer sur les bords du châssis.


Les circuits imprimés
Nous recommandons de ne compléter les cartes qu’après s’être assuré que la mécanique ne posait plus de problème.


Typon à l’échelle 1

La carte de base (photo 5 et figure 6) mesure 175 x 135 mm. C’est la même carte déjà décrite au projet 1.  Elle contient l’alimentation, la préamplification et le pilotage des 7591A. Sous les 4 doubles triodes nous avons percé un trou de 13 mm et de 8 mm sous les 4 résistances R43 à R46 afin d’assurer une ventilation.  La première opération consistera à insérer les 31 picots de 1,3 mm. Suivra ensuite le placement des 11 pontages. Comme ce circuit imprimé est également utilisé dans une autre réalisation, certains emplacements de composants resteront libres. Les résistances R43 à R46, R31 à R34, R80, R85 et R70 sont soudées à 5 mm de la surface de la carte. La résistance R71 de 68 kΩ sera placée verticalement, fixée sur une cosse de 1,3 mm et isolée par une gaine. Elle est fichée sur un des picots ‘’HT2’’ situé à côté de R83. Le transistor Q81 sera soudé de manière à dépasser le bord de la carte de 1 à 2 mm, le trou de fixation sera à 20 mm de la surface de la carte. Lors du placement du pont redresseur B80, ne pas oublier de couper la broche négative au raz du boîtier. Nous souderons deux fils noirs de 1,5 mm² d’une longueur provisoire de 10 cm pour le raccord de masse dans le coin arrière gauche et pour le pôle négatif de C1 au-dessus de C80. Le porte fusible de F81 sera fixé par une vis M3 lors de la fixation de la carte sur les entretoises.



Typon à l’échelle 1

La carte des triodes mesure 107 x 47 mm (figure 7). Elle a été redessinée afin de pouvoir être alimentée en 6,3 Vac. Il est plus aisé de commencer par souder les 17 fils de contact. Prévoir des coupes de 15 mm de fil rigide de 0,5 mm (fil de sonnette), les plier à angle droit à 5 mm et souder coté composant bien contre la carte. Insérer ensuite les 2 picots, les 18 pontages et enfin les 4 supports noval.
Après soudage de la carte triode sur la carte de base, le sous-ensemble peut être testé hors du boîtier : Placer les quatre triodes et alimenter par du 6,3 V ac ou dc. Ponter les deux picots afin de relier C80 à HT1, raccorder les deux fils rouges du secondaire 300 Vac au picots ‘’R’’ et le point central (center tap) rouge-jaune au picot ’’RJ’’ et monter progressivement la tension jusqu’à obtenir +400 Vdc au point HT1. En l’absence des 7591A, le BUZ80 ne doit pas être refroidi, par contre il y a bien +400 Vdc sur son sabot !  Ajuster P80 afin d’obtenir +350 Vdc en HT2 et vérifier que vous mesurez bien une tension d’environ +300 Vdc en HT3 et +150 Vdc sur les 4 résistances R31 à R34. En injectant un signal de 100 mVac en entrée, nous obtenons un signal de 22 Vpp sur ces mêmes résistances.


Montage final
Il reste à placer et raccorder les divers éléments sur le châssis en commençant par les accessoires situés sur la face arrière, ensuite le placement des trois transformateurs et du choke. Les fils des transformateurs de sortie seront routés bien à plat contre le fond du châssis. Tous les fils qui ne sont pas utilisés doivent être soigneusement isolés et maintenus contre le châssis. La fixation du transistor Q81 sur son dissipateur doit être réalisée avec soin.  Le dissipateur est une pièce d’aluminium découpée dans un profilé plat de 25x2 mm d’une longueur de 70mm. L’isolant à base de silicone imprégnée a une épaisseur de 0,2 mm et supporte une tension de 3500 Vac mais il est impératif que les surfaces de contact soient bien propres. Le tout est fixé de l’extérieur par une vis M3 et isolé du sabot du transistor par un canon isolant pour TO220 (photo 6).
Le condensateur C1 est fixé à l’aide d’une bride à serrage fixée par une des vis de maintien du transformateur d’alimentation.  La barrette à contacts qui relaye les trois fils du chauffage est fixée par une des vis du choke. Le relais de mise en service sera placé sous le choke.  Il nous reste à interconnecter tous les éléments.
La diode D1 est extérieure à la carte de base et est soudée au fil violet (50 Vac) du transformateur. 


Les masses
Le raccordement de masse de l’ensemble est pris sur la carte de base au point ‘’M’’ près de l’entrée. Le fil de 1,5 mm² est coupé à bonne longueur et terminé par un soulier de 4 mm. Le raccordement au châssis se fait via une vis à tête conique passée par le trou marqué ‘’M’’ en figure 5. Nous y joindrons la prise de masse du socle d’alimentation secteur.


Mise sous tension
La première mise sous tension se fait de préférence à l’aide d’un autotransformateur variable, mais il faut préalablement activer indépendamment le relais de mise en service.  Commuter le switch ‘’SB’’ en position active. S’assurer dès la montée de la haute tension que le potentiomètre P80 de polarisation des grilles est bien au maximum de sa valeur. Surveiller la montée de la haute tension jusqu’à obtenir la tension nominale du primaire du transfo. La haute tension s’établira à +420 Vdc,  vérifier que la HT2 se stabilise bien à +350 Vdc. La tension de polarisation des grilles doit être de – 28 Vdc environ. La tension aux cathodes des 7591A doit être nulle. En ajustant P80, amener progressivement la tension aux cathodes à +1,9 Vdc, ce qui correspond à 40 mA dans chaque tube. Ce réglage sera revu plusieurs fois au cours des premières heures de fonctionnement.
Le réglage de P1/P2 nécessite un générateur de faible distorsion et un distorsiomètre. Placer une charge de 8 Ω au bornier de sortie, injecter un signal de 1 Vac à 1000 Hz et ajuster afin d’obtenir 12 Vac en sortie. (18 Weff). Ajuster P1/P2 pour un minimum de distorsion.


Quelques mesures …
La réponse aux signaux carrés présentée en figure 8 démontre une bonne tenue du palier à 40 Hz et un excellent comportement aux transitoires. Le temps de montée est inférieur à 6 µSec, soit une fréquence de coupure de 60 kHz à –3dB. La mise en parallèle d’une charge réactive de 1 µF-8 Ω laisse le signal imperturbable. La figure 9 montre la représentation spectrale de la distorsion à la puissance nominale. On notera la prédominance des harmoniques impaires, les harmoniques paires étant atténuées à cause de la symétrie de l’étage de sortie. La mesure de la distorsion d’intermodulation se fait en injectant un sinus de 60 Hz auquel on superpose un signal à 7 kHz à –12 dB (1/4) et le résultat à 7 kHz est étudié sur un analyseur de spectre. La DIM est de l’ordre de 1 % par rapport à la fondamentale à 60 Hz.  La figure 10 présente l’évolution de la DHT en fonction de la puissance.
La figure 11 présente les niveaux de bruit et ronflements en sortie. Le niveau de référence est de –40 dBV, les signaux mesurés sont inférieurs à –70 dBV. Le bruit mesuré en sortie au millivoltmètre est de 250 µVac. Ce qui nous donne -94 dB comme rapport signal / bruit à 24 Weff.  Et enfin à 1 Weff: notre réalisation affiche une DHT de –66 dB, soit 0,05 % avec la présence de la seule H2.   Le résumé des caractéristiques techniques de notre prototype est présenté en figure 12.

Conclusion
C’est une réalisation dont le coût reste abordable. Aucun composant ne fait l’objet d’une fabrication ‘’sur mesure’’ Les tubes sont parmi les plus courants tant en NOS qu’en nouvelle fabrication. Le test d‘écoute confirme le temps de montée par une excellente définition des transitoires. Le comportement de cet ampli s’apparente fortement à celui du push à EL84. C’est vraisemblablement du à la pente des 7591 qui est identique.
Le fait d’opter pour un transformateur de sortie de 40 W nous permet de couvrir toute la bande de 20 Hz à 30 kHz à la puissance nominale. Le résultat se traduit par une restitution détaillée du message sur tout le spectre. Les graves sont précis et sans traînage. La puissance musicale de 2 x 32 W ‘’bluffera’’ plus d’un audiophile.
Cet ampli est présenté dans un habillage compact, de plus ce châssis accepte un capot de protection qui lui confère le look rétro des années 50 (photo 8 et photo 9).    


Besoin d’un complément d’information ?

Envoyez un courriel à l'adresse: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.   


- End of text -


Récapitulatif des photos (Haute définition)