dimanche 10 mai 2015

Réalisation d'un amplificateur Circlotron 

-Avant propos-

 

Vous l'aurez certainement compris, ces nombreuses études me permettent simplement de m'occuper l'esprit et n'ont rien de très officielles.  Mon état de santé ne me permettant plus comme avant de réaliser des travaux pénibles, je me venge sur la CAO qui monopolise mes insomnies et mes séances de dialyse. Vous y trouverez peut être votre bonheur. Les pages sont mises à jour en temps réel et ne sont pas exemptes d'erreurs. N'hésitez pas à me contacter pour discuter un peu en cliquant sur le bouton "M'écrire" en fin de page. Ces petites études d' amplificateurs à tubes et transistors ne sont réalisées que pour le plaisir, celui de concevoir et surtout, celui d'écouter de la musique.

Pour les tubes, câblage en l'air ou circuit imprimé ?

Il est vrai qu'à la fin de l'époque du tube et au tout début du transistor, les circuits imprimés n'étaient pas d'une fiabilité exemplaire. Bakélite de mauvaise qualité, cuivre qui se décollait facilement, simple face, et bien d'autres problèmes. Ce n'est plus le cas aujourd'hui. La qualité du support, celle du cuivre, le double face à trous métallisés et même le multi-couches permettent de réaliser des montages très performants et fiables. Bien entendu, cela revient un peu plus cher que le montage en l'air, mais, question facilité et reproductibilité, cela n'a rien à voir .

J'ai lu sur un site voisin, qu'un amplificateur à tubes se devait absolument d'être câblé en l'air, ce qui fait vraiment sourire..Il faudra m'expliquer techniquement pourquoi, et ce, sans user de superlatifs audiophiles bien connus . S'il est un montage parfaitement réalisable en circuit imprimé, c'est bien l'amplificateur à tubes, car nous ne véhiculons pas ici, de forts courants. La haute tension ne nécessitant qu'une certaine isolation.

Même pour le modèle hybride, nous utiliserons un circuit imprimé. Bien entendu, les liaisons de puissance seront réalisées avec des pistes très larges, voire des plages de cuivre pour certaines, doublées sur les deux faces du circuit imprimé. Certains concepteurs, Elektor en tête, n'ont aucun scrupule à passer des pistes de 0,3mm entre les broches. Méthode totalement bannie sur ces cartes Amplificateur et Alimentation. Ici, aucune piste entre les broches, et largeurs optimisées (2 mm minimum). Pour les débutants (et les autres) moins de risques de prendre comme l'on dit un coup de haute tension via un fil baladeur. Bien entendu, ceci est valable pour les tubes de petite et moyenne puissance car pour les autres, par exemple 6C33, 845,  vu la chaleur dégagée, il est préférable de câbler en l'air, d'ailleurs, je ne pense pas qu'il existe pas de support CI pour ce type de tube. Il faudra donc se résoudre à utiliser des supports "céramique classiques ( et chers !) montés comme sur l'amplificateur Nagra.

Circlotron simple push

Un beau push de 6550 EH drivé par de très bonnes ECC ou 6SN7. J'ai pas mal travaillé sur ce modèle. Le CI me plait bien. Tout est dessus. S'il fallait que je choisisse un simple push-pull, ce serait certainement celui-là. Mais, j'ai revendu les tubes et donné les circuits imprimés. L'architecture du nouveau circuit imprimé sera modifiée et aura pour base, celle du triple push d'EL84 /EL86. Nous garderons donc l'implantation du driver et le feront suivre par une paire de 6550 en ligne. Bref, du classique et rien de bien révolutionnaire.

Circlotron multitube

L'idée est simple et elle n'est pas nouvelle. Monter suffisamment de tubes en parallèle pour abaisser l'impédance. Du presque OTL en somme , réalisé avec des petits tubes non exotiques pas très gourmands en chauffage.

Sa puissance peut varier selon le nombre et le type de tubes finaux utilisé. De 10 à 15 W (simple push) à 40 à 50 W (quadruple push). Je ne réaliserai dans un premier temps, que des circuits imprimés pouvant supporter six tubes de puissance. Tous les projets de double et quadruple push pull ont été abandonnés au profit de triple push.

L'alimentation étant universelle, Elle pourra supporter tous types d'amplificateurs Circlotron , même ceux câblés en OTL. Ces montages sans transformateur de sortie pourront  être inspirés comme tant d'autres des schémas d'Atma-Sphère , d'Alan Kimmel, ou de la société Kora qui a déposé le bilan il y a trois ans, mais ici, aucun OTL ne sera développé. Pour l'OTL, il y a le transistor et ça marche très bien ! Arnaud, bien connu sur les différents forum Audio, dont celui de feu Passion-Tube a réalisé un très beau dossier sur ce type d'amplificateur et je vous invite à le lire.

L'amplificateur est réalisé en deux circuits imprimés double face, qui supporteront tous les composants. Les trois transformateurs EI ou toriques seront montés à l'intérieur du châssis. Les deux circuits sont : la carte Alimentation et la carte Amplificateur.  Cette configuration modulaire permet de tester différents types d'amplificateurs. Seule l'alimentation est universelle, puisque adaptée à presque toutes les configurations. Il suffira si l'on souhaite par exemple utiliser des tubes nécessitant une haute tension plus importante, de remplacer  le transformateurs d'alimentation et le transformateur de sortie. Le boîtier sera de type vertical.(forme livre) Rien ne dépasse à part les tubes. Il sera habillé sur sa face de bois massif.

Ce petit projet qui avait germé dans ma tête il y a quelques temps. J'avais d'abord pensé à la triode 6C19 puis à l'EL86...De sérieux ennuis de santé  avaient compromis ce projet, et j'avais revendu tout ce que je possédais, y compris le labo complet. Près de quatre ans après, mon état se stabilisant me permet de croire que je peux repartir sur un petit projet, histoire de réveiller quelques neurones endormis et occuper l'esprit...Étant maintenant en dialyse, espérons simplement que j'aurais assez de temps pour réaliser quelques montages, histoire de faire taire quelques mauvaises langues.

Ces montages à tubes ne sont développés que pour le plaisir, car ma quête du graal me fait plutôt pencher pour le transistor et particulièrement pour les Latéral MosFet, LAPT et ThermalTrack qui n'ont absolument rien à envier au tube. Toujours en Circlotron bien sûr !

La première carte supporte les tubes  EL84, EL86. A l'origine, les tubes d'entrée étaient des doubles triodes de la série  ECC82 ou équivalentes. J'ai surtout travaillé sur la version avec un seul tube driver ECL82 /6BM8 qui m'a l'air bien plus performant.

La deuxième carte, toujours avec un driver à ECL82/6BM8, est équipée de deux paires de tubes 6L6 ou 6L6GC.  

Disposant d'un stock de tubes miniatures 7 broches 5654, E92CC et 6AQ5, la troisième carte au programme, sera toujours un triple push pull en Circlotron d'EL90/6AQ5.

Ces trois cartes Amplificateur Circlotron seront alimentés par une carte Alimentation Universelle.

Circlotron hybride.   Le meilleur des deux mondes....(?)

Un modèle hybride sera peut être développé en parallèle. Ce type d'amplificateur se contente d'un driver mono tube. J'ai choisi pour ce driver des double triode avec écran 6N1P ou 6N6P alimentés par une haute tension modérée (180V). La partie puissance est un triple push-pull de transistors Mosfet ou IGBT, Le brochage de ces deux types de transistors étant identique, l'amplificateur pourra être testé avec ces deux semi-conducteurs en boitier TO247 ou TO264. Mais mon intention est de tester des IGBT de dernière génération. Ici rien ne nous limite en puissance, sinon celle de l'alimentation. Nous pouvons compter pour ce modèle, sur une puissance d'alimentation permanente de 320 watts, uniquement limitée par les transformateurs R-Core R160, mais largement suffisante pour prétendre à une écoute puissante et dynamique, d'autant que la réserve d'énergie de la batterie de condensateurs (60000 µF minimum) est à même de pouvoir restituer les crêtes éventuelles.

Avouons tout de même qu'il n'y a aucun intérêt à piloter de bons MosFets avec des tubes, sinon pour le fun..Tout cela reste mythique. Les performances des semi-conducteurs et particulièrement les circuits intégrés driver n'ont rien à envier à ces illustres ancêtres. A l'heure du numérique, il serait absolument absurde de faire suivre un DAC24 bits 384 KHz ou DSD par un étage à tubes si performant soit-il.

Circlotron à transistors LAPT et Latéral MosFet.   Le tube solide et le son costaud.....

Ce principe ayant fait ses preuves sur les amplificateurs à tubes il était tout à fait logique de l'appliquer à un amplificateur moderne à transistors. J'avais écouté avec grand plaisir un amplificateur à étages complémentaires réalisé avec ces deux transistors LAPT de chez Sanken, et l'écoute m'avait semblé bien meilleure et dynamique que tous les amplificateurs à MosFet du moment. Il est vrai qu'à l'époque, n'existait pas encore le nouveau latéral MosFet. L'idée m'est alors venue, afin de m'occuper un peu l'esprit, de tester ces transistors de course en configuration. Circlotron, celle-ci ne pouvant à mon avis, qu'apporter un plus.. Bien entendu, la paire ne sera plus complémentaire, puisque nous utiliserons des transistors de même canal pour les deux rails. Certes, un amplificateur à MosFet est un peu plus facile à réaliser, mais avec l'arrivée de circuits intégrés Driver LME 49810, 811 et 860, le pilotage des bipolaires l'est maintenant tout autant.   L'alimentation de puissance quant à elle restera classique et adaptée à toute configuration. Bien que musclée elle sera la plus compacte possible puisque destinée à équiper des blocs mono. Le redressement puissance se fera par deux ponts de diodes en boitier TO220 FP, le filtrage est assuré par quatre à six condensateurs Snap de 10000 ou 12000 µF 63V montés en Pi pour rester dans la limite du raisonnable. La tension d'alimentation ne devra donc pas dépasser la tension de service des condensateurs soit environ 60V Volts. La partie puissance est prévue pour six transistors soit, trois par rail. Les transistors MosFet sont des Lateral MosFet ALFET et les bipolaires, des haut de gamme 2SC3264 de chez Sanken en boitier MT200 permettant une dissipation optimisée, mais des modèles plus modestes en tension feront très bien l'affaire, par exemple le 2SC2922 ou bien les derniers LAPT en boitier MT100 moins encombrants. Dans ce cas, nous pourrons placer comme pour l'amplificateur MosFet, six transistors. Nous serons seulement limité par la puissance de l'alimentation.

Les nouveaux Latéral MosFets dits "Audio" se comportent très correctement, mais les bipolaires en LAPT ou "Thermal Track" tiennent encore bien la route. Pour la version MosFet, j'ai retenu les ALFET ALF16N et ALF16P en boitier TO264. Pour le LAPT les transistors de chez SANKEN avec une préférence pour le boitier MT200, par exemple le 2SA1216 en PNP.

Circlotron à transistors bipolaires. Thermaltrack   La dérive thermique enfin maîtrisée.....

Voici un composant prometteur pour celui qui aime le bipolaire. Ce composant de puissance  intègre dans le même boitier TO264, le transistor et une diode couplée thermiquement. Ce boitier dispose donc de cinq broches. Les diodes doivent être câblées en série. Le composant est assez cher mais est à la hauteur de toutes les espérances. Ce principe est une très bonne idée, mais un étage MosFet ou BJT classique bien conçu est aussi performant.

Quelques idées d'amplificateurs Circlotron.

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