dimanche 10 mai 2015

Réalisation d'un amplificateur Circlotron

             Le Circlotron........Tournicoton     ce n'est pas coton !

         Votre amplificateur Circlotron en moins de temps qu'il ne faut pour le dire, c'est ICI                   

                                                          

C'est en 1954, à l'époque ou je ne me souciais guère de tubes, préférant les pâtés de sable, que Monsieur Wiggins de la société Electro Voice, déposa aux Etats Unis, un brevet pour un drôle de montage nommé Circlotron. Dans ces années fécondes, d'autres ont déposé des brevets pour des montages semblables. Nous pourrions donc attribuer à d'autres le mérite de la découverte, mais ne polémiquons pas à ce sujet. Je préfère citer d'autres noms .. N'oublions pas, que les lois régissant les brevets étaient différentes d'un pays à l'autre.   Pour les US, la date de conception, pour d'autres , la date de classement . Bref, on ne peut  parler du Circlotron, sans mentionner tous ces inventeurs ayant déposé un brevet avant notre illustre Wiggins Cecil T.Hall 1951  Pensylvanie,  Tapio Köykkä  Finlande 1952 M Shimada Japon 1952 Un certain Philips également.......et puis à mon avis, d'autres encore tombés dans l'oubli... Internet n'existait pas encore...Quelques années plus tard, était déposé un brevet pour une correction différentielle, remplaçant avantageusement la classique contre réaction. Cette correction réduite à sa plus simple expression puisque nous n'aurons pas besoin de tube supplémentaire, car parfaitement adaptée à ce type d'amplificateur symétrique, et nous ne nous en priverons donc pas. Elle sera utilisée sur tous les modèles.

Circlotron, mais pourquoi donc ? Oh, mais c'est tout simple ! Il n'y a qu'à regarder la représentation schématique, où le montage est dessiné en...cercle.  Ce montage est aussi connu sous le nom de PPP (Parallèle Push-Pull en bon Français ).  Hé oui, vous l'aurez compris, ici, nous aurons besoin de deux alimentations flottantes, chacune étant reliée par le négatif (dans la majorité des cas) au transformateur de sortie dont le point milieu est référencé à la masse. Oui, mais alors, pourquoi dépenser plus ? Pour de multiples raisons, dont une de taille, celle  de s'affranchir de la conception délicate et souvent très coûteuse de l'indispensable transformateur de sortie. Le Circlotron ne nécessite pas d'étude particulière sur le transformateur de sortie. Certains utilisent même de vulgaires transformateurs d'alimentation secteur à double primaire, et cela fonctionne très bien ! Pour le fun, il sera souhaitable mais non indispensable de bobiner le secondaire entre deux demis primaires, ce qui n'est pas très compliqué et pas plus cher.

                                                       

Dans les années 50 , "alimentation continue multiple" , sous-entendait  en sus d'un transformateur spécial, quelques valves de redressement supplémentaires, sans oublier les selfs et les condensateurs...L'usine à gaz !  

Ce montage un peu spécial aux vues de sa conception et de ses performances, était réservé aux milieux professionnels. (Studios d'enregistrement en particulier) c'est d'ailleurs dans un studio en 1975 que j'ai découvert cet amplificateur dont l'écoute m'avait étonné. Mais, à cette époque, nous mettions au rebut ce type de matériel pour le remplacer par du solid-state, y compris la multitude de préamplificateurs et autres pilotes de magnétophones synchros ( Interlock) qu'il fallait étalonner le lundi matin. Nous trouvions cela formidable de se débarrasser de cette corvée hebdomadaire.

Les composants modernes , diodes silicium rapides, condensateurs faible ESR de grande capacité, etc..permettent de s'intéresser de très près à ce montage ingénieux et performant, sans y laisser sa chemise ! Quelques bonnes diodes et une poignée de  condensateurs coûtent bien moins cher qu'un transformateur de sortie....ésotérique ...!

Les alimentations étant flottantes, il vous faut donc prévoir un transformateur d'alimentation un peu spécial. Un peu seulement, car il ne s'agit que de bobiner un enroulement supplémentaire, ce qui n'est absolument pas pénalisant, le prix de cet enroulement ne représentant que quelques Euros, ce qui est négligeable comparé au coût d'un transformateur de sortie PP ou SE réalisé dans les règles de l'art.  En effet, l'impédance étant plus basse (1/4) et le transformateur de sortie n'étant traversé par aucun courant continu,  ce dernier est réduit à sa plus simple expression pour le plus grand plaisir des oreilles, et du portefeuille. Dans un premier temps, pour test,  un transformateur torique d'alimentation à double primaire pourra être utilisé. Par exemple: primaire 2x 115V / secondaire 30V pour un rapport d'impédance d'environ 57, soit 460 ohms / 8 ohms correspondant à un triple push pull d'EL86. Pour un triple push-pull d'EL 84 ce rapport sera d'environ 82 soit un secondaire de 24V.

Pour l'alimentation, il serait préférable mais non obligatoire d'utiliser deux transformateurs séparés pour chaque alimentation HT, nommée arbitrairement A et B. Les enroulements chauffage et autres tensions auxiliaires étant bobinés sur un troisième transformateur.

Nous ne nous attarderons pas  sur le sujet, d'autres, beaucoup plus érudits , l'ont fait avant moi  et je vous invite à les lire soit en cherchant sur le net, soit en suivant les quelques liens que je vous recommande. Vous pouvez trouver beaucoup d'informations principalement en langue Anglaise.

Nous pouvons, tout de même parler ici  des avantages du Circlotron (PPP) sans citer les inconvénients des autres montages, le but n'étant pas de polémiquer.

(1) Le courant circule dans l'ensemble de l'enroulement du primaire. Ce courant étant réellement alternatif, il n'est pas nécessaire de prévoir un entrefer. Utilisation possible d'un circuit fermé (transformateur torique, simple C ou R-Core) avec tous les avantages liés à ce type de circuits magnétique. Possibilité de réaliser le noyau en tôle très fine de grade Audio M4X / HIB ou mieux, en métal amorphe de 23/100 ce qu'il est impossible de réaliser en tôle découpée (EI). Ce métal amorphe dont nous reparlerons est du type 2605SA1 ba. Mais un bon EI en 0W6 conviendra très bien et permettra de bobiner sur une carcasse double.

(2) Les tubes sont montés d'un point de vue alternatif, en parallèle,  la résistance interne d'un tel circuit tombe donc au quart de la valeur d'origine. La conception du transformateur devient plus simple. Son facteur de conversion  étant plus faible, les effets de l'inductivité parasite et  la capacité des enroulements deviennent moins importante , d'où une meilleure réponse en fréquence. Pour les modèles étudiés ici, la conception du transformateur se simplifie encore du fait que nous utilisons trois tubes par branche ( rail ) et voyons donc la charge divisée encore par 3, soit 1/12. Pour 2 x 3 tubes EL84 de 8000 ohms, environ 660 ohms ! Pour l'EL86, c'est encore mieux ! 460 ohms.

(3) Supporte sans broncher le fonctionnement à vide et le court-circuit.

Certains avanceront le rendement moyen du PPP .. Que cela représente t-il face à tous les avantages !

               Dans le Circlotron... tout est bon ! a_pig01_coral.gif Mais avec le silicium il est est optimum !

Ce principe est également adopté pour un amplificateur à transistors. Une étude de triple push-pull de Lateral MosFet est présentée ici. Parmi les nombreux avantages du Circlotron à transistors, il en est un de taille, c'est celui d'utiliser des transistors de même canal, N ou P permettant ainsi de disposer de composants identiques sur les deux rails, avec la possibilité de trier les semi conducteurs et de prétendre à un équilibrage quasi parfait , ce qui, malgré la qualité des semi-conducteurs, est impossible à obtenir avec des composants complémentaires. D'autre part, il est très aisé de monter en puissance. Nous ne parlerons pas de coût pour l'alimentation, celle prévue pour un étage complémentaire classique comporte également deux blocs. Il suffit simplement que ces deux blocs soient isolés pour pouvoir croiser les alimentations. Pas de redresseur commun, mais un enroulement et un pont par rail, ce qui se fait habituellement sur des montages sérieux, la mise en série des deux alimentations se faisant après les cellules de filtrage. Pas de surcoût donc, pour l'alimentation ! C'était le seul argument avancé par certains et il est infondé. Mais alors, que reste t-il à ses détracteurs ? Rien du tout !

 

pastel_green.gif