LE RETRO - PUSH-PULL DE 6BL7
Projet publié dans Electronique Pratique 337 de avril 2009 sous le titre: "Le Rétro - Push-pull de 6BL7"
Projet publié dans Electronique Pratique 337 de avril 2009 sous le titre: "Le Rétro - Push-pull de 6BL7"
Le concept de cet amplificateur se veut résolument ‘’vintage’’. Il met en œuvre un push-pull de double triode 6BL7 de 10 Watts de dissipation pilotés par une double triode 6SL7. L’alimentation est assurée par une valve redresseuse GZ34. La puissance de sortie de 2 x 8 Weff peut sembler limite en comparaison de ce qu’on propose sur le marché de l’audio aujourd’hui, mais dès la restitution des premières mesures la puissance apparente ce ‘’petit’’ ampli imposera le respect.
LE SCHEMA
Entrée et déphaseur
Schéma de l’amplificateur
Schéma de l’amplificateur
Pour la facilité de la compréhension nous étudierons un seul canal dont les références sont impaires, celles de l’autre canal sont paires.
Le signal est appliqué au potentiomètre de volume P1 situé en tête de chaîne pour attaquer la première 6SL7 (V1). Ce potentiomètre est optionnel et peut être supprimé, dans ce cas on placera une résistance de 47 kΩ aux bornes des socles d’entrée. Le gain de la première triode est de 34 dB (50x) hors contre-réaction. Un pont diviseur R19-R15-R13 assure la polarisation de la première triode à +40 Vdc et +130 Vdc à la seconde.
La polarisation haute de grille de la première triode nous permet de limiter drastiquement les variations du point de fonctionnement dues aux dispersions des caractéristiques Vgk.
Le déphaseur est du type cathodyne, les deux signaux déphasés se retrouvent aux cathode et anode de la deuxième triode. La polarisation de grille à +130 Vdc équilibre parfaitement le circuit : 1/3 sur la résistance d’anode R25, 1/3 aux bornes de la triode et 1/3 sur la résistance de cathode R23.
Push-Pull
Le push-pull met en œuvre une double triode 6BL7. Ce tube (photo 2) au culot octal fut abondamment utilisé dans les glorieuses années de la télévision à tubes aux USA. C’est un tube extrêmement résistant, conçu pour piloter la déflection verticale des écrans. Ses principales caractéristiques sont reprises à la figure 3.
Il admet une dissipation anodique maximale de 10 W par élément, toutefois si les deux triodes sont sollicitées simultanément, la dissipation maximale du tube ne peut excéder 12 W en continu.
Ce tube est disponible en grandes quantités sur le marché des NOS / NIB et sous toutes les grandes marques: RCA, General Electric, Sylvania, Tung-Sol, Zenith et autres - références en fin d’article.
Les grilles du push sont polarisées négativement à –23 Vdc environ. Cette polarisation est ajustée par les potentiomètres P3 & P5 pour établir un courant de repos de 10 mA dans chaque tube.
Les cathodes sont reliées à la masse par les résistances R35 & R37 de 100 Ω.
Avec une tension de +400 Vdc, chaque triode dissipe 4 W au repos.
A puissance maximale, le courant de cathode monte à 25 mA. Nous fonctionnons en classe AB1 jusqu’à 3 Watts environ et AB2 au-delà. Lors des essais de mise au point et de mesure, le push fut sollicité bien au-delà des spécifications, et les triodes ont dissipé 10 W par élément, ou 20 W pour le tube durant de longues minutes sans que les caractéristiques du tube ne varient, le point de fonctionnement revenant exactement aux mêmes valeurs.
Le Transformateur de sortie
L’impédance primaire est de 10 kΩ, le secondaire 8 Ω pour une puissance de 10 W.
Il a été développé par Electra Sud-Ouest. A noter que ce transformateur de bonne facture est directement compatible électriquement et dimensionnellement avec le 1609 de Hammond.
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 10 dB.
C’est lui qui conditionne le facteur d’amortissement. Ce dernier est de 4 et la résistance interne de 2 Ω.
Il est possible d’améliorer ce facteur en augmentant le taux de contre-réaction et au détriment de la sensibilité, toutefois 10 dB constitue un bon compromis. Le temps de montée est de 6 µS.
L'alimentation
Un transfo de 120 VA (figure 4) fournit les tensions de chauffage de 5 Vac & 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 372DX.
Le redressement de la haute tension est assuré par une valve GZ34 ou 5AR4, les caractéristiques en sont données en figure 6.
La temporisation à la mise en service est principalement le fait de cette valve redresseuse, en effet, il faut qu’elle chauffe environ 20 secondes pour que la haute tension puisse s’établir.
La haute tension redressée et filtrée par la cellule L1-C20 atteint +410 Vdc au repos et tombe à +400 Vdc à puissance maximale. La self de filtrage Hammond 156M de 3 H est prévue pour un courant maximal de 100 mA, sa résistance propre fait 86 Ω . L’ondulation résiduelle après filtrage est de 300 mVac. Le condensateur tampon est un 3 x 16 µF/450V.
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 les potentiomètres déjà mentionnés afin d’obtenir la tension de polarisation des grilles.
A noter que comme l’alimentation n’est pas stabilisée, la haute tension peut varier 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 triodes.
Les filaments des tubes sont polarisés à +60 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 6 mVac.
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 254x152x51 mm. Il porte la référence 1441-16BK3 chez Hammond. La réalisation ne comprend qu’une seule carte imprimée, et le câblage de la redresseuse est réalisé en fils volants. La fixation des trois transformateurs ne nécessite pas de découpe au niveau du châssis, ce qui facilite grandement la réalisation et offre un maximum de place sous le châssis.
Les trous de passage des supports de tubes et des fils des transformateurs sont réalisés à l’aide d’un emporte pièce de 22,5 et 27 mm.
Il est plus facile de réaliser en premier lieu la partie mécanique en se servant de la carte non-montée. Les photo 3 et figure 7 sont assez didactiques et vous serviront de guide pour la réalisation. Les cotes sont mesurées à l’extérieur du châssis. 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 5 autres trous de maintien. Les trous des supports tubes sont ensuite agrandis au diamètre de 10 mm pour permettre le placement de l’emporte-pièce. La position des éléments sur la face arrière n’est pas critique (figure 8, photo 4). Si le potentiomètre de volume est placé sur la face avant, il importe de le positionner entre les supports de V1 & V2 et à 20 mm du bord inférieur afin de laisser la place au circuit imprimé (photo 5).
La position et l’orientation des transformateurs d’alimentation et de sortie doivent absolument être respectées au risque de voir se développer une tension induite de 50 Hz. Cette tension est négligeable dans la configuration choisie. Une grille en fer (photo 6) ajourée à laquelle sont fixés quatre pieds de 10 mm de haut viendra se fixer sur les bords du châssis.
Le circuit imprimé
Nous recommandons de ne compléter la carte qu’après s’être assuré que la mécanique ne posait plus de problème.
Typon à l’échelle 1
Le circuit imprimé (photo 7 – figure 9) mesure 159 x 99 mm. La première opération consistera à insérer les 23 picots de 1,3 mm. Suivra ensuite le soudage des 4 supports octal. Ces derniers sont soudés côté cuivre de manière à ce que l’épaulement du socle soit à 15 mm de la surface de la carte. On fixera enfin le reste des composants par ordre de grandeur croissant. Les deux pontages qui relient la R31 à R34 et C15 à C16 sont isolés et soudés côté cuivre. L’alimentation des filaments sera dédoublée et arrive sur chaque 6BL7 pour repartir vers la 6SL7. La carte ne peut être testée en dehors du châssis, il importe de bien vérifier la pertinence de l’assemblage avant de l’embarquer.
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, du choke, du support V5 et du condensateur C20.
Le choke présente un entre-axe de 60 mm identique au transformateur d’alimentation. Il est placé sous ce dernier.
Tous les fils qui ne sont pas utilisés doivent être soigneusement isolés et maintenus contre le châssis.
Le potentiomètre optionnel sera placé en dernier lieu, après les tests.
Le circuit imprimé est fixé par 6 entretoises M3 de 15 mm.
Le montage de C20 doit être réalisé avec soin, Il est livré avec une rondelle de masse qui doit être placée entre le boîtier de condensateur et le châssis. La broche de raccordement de cette masse passe à l’intérieur du châssis via un trou de 5 mm (figure 7) pour être connectée au point central (CT) du secondaire HT (figure 4) et à la masse du circuit imprimé. On s’assurera que cette masse est bien en contact avec le châssis. Le support de la redresseuse GZ34 est câblé en raccordant directement les fils du transformateur. La broche 8 qui recueille la HT redressée est raccordée à une des trois broches de C20 et la self de filtrage. La sortie de la self est raccordée aux deux autres broches de C20 et au picot HT de la carte.
Les fils du secondaire de chauffage des filaments sont fixés à une barrette à 2 cosses pour ensuite être routés vers les broches 7 & 8 des 6BL7.
Le test ne peut être réalisé qu’après complétion du montage final.
Mise sous tension
La première mise sous tension se fait de préférence à l’aide d’un autotransformateur variable. On ne saurait trop insister sur l’importance de cet outil, surtout dans le cadre des réalisations à tubes. D’un prix modique, il rend de précieux services en cours de réalisation … et de dépannage.
Dès 20 Vac, il importe de positionner les quatre ajustables au maximum de tension négative afin de bloquer les grilles des triodes. Ensuite, monter lentement la tension en faisant un palier vers 130 Vac. Vérifier que la HT monte progressivement suite au chauffage de la GZ34. Surveiller la montée de la haute tension jusqu’à obtenir la tension nominale du primaire du transfo. La haute tension (à vide) s’établira à +430 Vdc environ. La tension de polarisation des grilles doit être de – 35 Vdc environ. La tension aux cathodes des 6BL7 sur les résistances R37 à R40 doit être nulle. En ajustant les potentiomètres amener progressivement la tension aux cathodes à +1 Vdc, ce qui correspond à 10 mA dans chaque tube. Ce réglage sera revu plusieurs fois au cours des premières heures de fonctionnement.
Quelques mesures …
La réponse aux signaux carrés présentée en figure 10 démontre un bon comportement aux transitoires. Le temps de montée est de 6 µSec ce qui correspond à une fréquence de coupure de 55 kHz à –3 dB. La mise en parallèle d’une charge réactive de 1 µF-8 Ω laisse le signal imperturbable. La figure 11 montre la représentation spectrale de la distorsion à 1 dB de la puissance nominale. On notera la présence à niveau égal de H2 et H3. La mesure de la distorsion d’intermodulation se fait en injectant un sinus de 50 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 inférieure à 0,3 % par rapport à la fondamentale à 50 Hz. La figure 12 présente l’évolution de la DHT en fonction de la puissance.
La figure 13 met en évidence l’entrée en saturation progressive - le fameux ‘’soft clipping’’ - du signal à la puissance maximale. Cette tension est de 23 Vpp ce qui correspond à 8,2 Vac dans 8 Ω.
La figure 14 présente les niveaux de bruit et ronflements en sortie. Le niveau de référence est de –10 dBV, les signaux mesurés sont inférieurs à –50 dBV. Le bruit mesuré en sortie au millivoltmètre est de 6 mVac. Ce qui nous donne un rapport signal / bruit à 1 Weff de 70 dB-A. Et enfin à 1 Weff, notre réalisation affiche une DHT de -60 dB, soit 0,1 % (figure 15) .
Le résumé des caractéristiques techniques de notre prototype est présenté en figure 16.
Le résumé des caractéristiques techniques de notre prototype est présenté en figure 16.
Liste des composants
Conclusion
Conclusion
C’est une réalisation dont le coût reste abordable. Aucun composant ne fait l’objet d’une fabrication ‘’sur mesure’’ Tous les composants constituant ce projet y compris les triodes de sortie sont disponibles commercialement et sans mauvaise surprise. Le test d‘écoute confirme le temps de montée par une excellente définition des transitoires. Les graves sont bien secs, les aigus brillants sans agressivité. Associé à des enceintes de 92 dB ou plus, cet ampli restituera parfaitement la quintessence de vos précieux vinyles. Présenté dans un habillage compact, le châssis accepte une cage de protection qui lui confère le look rétro des années 50 (photo 8).
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Récapitulatif des photos (Haute définition)
Récapitulatif des photos (Haute définition)
Galerie des Tubes
6SL7
6H9C Russe
6H9C Russe
6H9C Russe
6SL7 Substi-tube 6SL7 to 12AX7 !!!
6SL7 Amperex
6SL7 Brimar
6SL7 General Radio
6SL7 National
6SL7 RCA
6SL7 RCA
6SL7 RCA
6SL7 Sovtek
6SL7 Standard
6SL7 Sylvania
6SL7 Sylvania
6SL7 Sylvania
6SL7 Sylvania
6SL7 Tung-Sol
6SL7 Tung-Sol
6SL7 Tung-Sol
6SL7 Tung-Sol
5691 General Electric
CV1985
VT229 RCA
6BL7
5AR4 Chine
5AR4 Chine
5AR4 Fender
5AR4 General Electric
5AR4 General Electric
5AR4 Groove Tubes
5AR4 Matsushita
5AR4 Matsushita
5AR4 Mullard
5AR4 Raytheon
5AR4 Ruby
5AR4 Sovtek
5AR4 Sovtek
5AR4 Sovtek
5AR4 Sovtek
5AR4 Sovtek
5AR4 Sovtek
5AR4 Sovtek
GZ34 Amperex Buggle Boy
GZ34 Adzam
GZ34 Edicron
GZ34 JJ
GZ34 JJ
GZ34 Mullard
GZ34 Mullard
GZ34 Philips
GZ34 Philips
GZ34 Philips
GZ34 Philips
GZ34 Philips
GZ34 Philips
GZ34 Siemens
GZ34 Zaerix