vendredi 25 septembre 2015

L'amplificateur PSE 300B-iS Officina Tron-audio

Avec cet article je vous présente un nouvel amplificateur Single-End muni des intemporelles & célèbres triodes de puissance 300B.

La configuration de l'étage de puissance utilise non pas une mais deux triodes 300B disposée en parallèle !

Cet arrangement plus communément dénommé PSE - Parallèle Single ended procure 20Watts en pure classe A.


Introduction En construction...

La réalisation d’un PSE de haut niveau n’est pas une simple affaire ni même à petit budget !
En effet, bien que la mise en parallèle de deux tubes de puissance nous offre la possibilité d’obtenir plus de puissance en l’occurrence près de 20W dans ce projet, il ne faut pas sous estimer que dans ce cas les capacités parasites de l’étage seront doublées, qu’un appariement des tubes est recommandé voir même nécessaire et que les matériaux, les spécifications ainsi que la qualité de réalisation du TRS à implémenter seront à prendre en compte afin d’exploiter correctement cette disposition et en vue d'obtenir les meilleurs résultats sonores.

Afin de mieux illustrer mon propos voici quelques aspects qu'il est bon de rappeler. A contrario du SE qui utilise bien évidement un seul tube dans l’étage de puissance, le transfo de sortie du PSE devra passer une intensité (Ia) deux fois plus importante puisqu'il y à deux tubes de puissance. Par conséquent sont entrefer devra être plus large, son inductance totale s'en ressentira et sera donc plus faible !

Pour compenser ses pertes, le transformateur de sortie pour PSE devra disposer d'un noyau au minimum deux fois plus important afin de permettre une réponse dans le grave identique voire meilleure tout en employant une structure de bobinage étudiée et performante pour étendre cette fois le haut du spectre. Autrement dit, il sera forcément plus gros, plus lourd, plus difficile à réaliser et bien évidement beaucoup plus cher !

Genèse du projet

Après avoir exploré plusieurs types d’arrangements et de configurations différentes toujours en configuration Single-end, je me suis demandé un jour qu’apporterais musicalement parlant bien sûr, une configuration PSE ? La seule réponse que je pouvais honnêtement me faire à ce moment là c’est que cela serais forcément différent, autrement dit je n'en savais trop rien ! 

Objectivement conscient des avantages et des inconvénients supplémentaire de cette structure que je n’avais pas encore exploité ni même correctement écoutée dans de bonnes conditions, je me suis fixé comme premier objectif de répondre à cette seule interrogation ! J’ai donc entrepris la réalisation d’un premier PSE, puis d’un second plus tard. Les résultats sonores furent surprenants et très encourageants ! 

Quelques temps après fruit du hasard ou pas un ami proche me demanda conseil pour la réalisation d’un PSE. Je lui ai donc fait part de mon expérience et nous en avons discuté ensemble. Etant donné qu’il est comme moi un grand mélomane et un fervent partisan de l'écoute avec des triodes de puissance, j’ai fini par lui faire quelques suggestions personnelle et nous avons arrêté ensemble une ligne générale pour ce projet et finalisé quelques choix.

Description & philosophie

C’est donc à travers cet article que cette nouvelle version vous sera présentée. Vous pourrez sans autre la réaliser ou alors vous en inspirer dans la réalisation de votre propre appareil.

Le premier choix à faire et c'est sans aucun doute le plus critique et la sélection et le cahier des charges du TRS (transformateur de sortie). Comme vous le savez ce dernier est la pierre angulaire et l’élément essentiel de l’appareil, et comme vous vous en doutez il conditionnera en grande parties les résultats obtenus.

Bien qu’à l’heure actuelle il existe de bonnes références chez Lundahl transformers, je souhaitais pouvoir aller encore un peu plus loin en me tournant sur le sur mesure. Je me suis donc adressé à deux artisans bobineur pour en discuter et voir ensemble le cahier des charges de ce dernier. Finalement et grâce à une opportunité d'achat j’ai conseillé à mon ami la reprise d’une paire de TRS Monolith Magnetic’s en l'occurrence le modèle S-19. Notez qu'il y à actuellement une version avec noyau Amorphe le modèle SA-19 et c'est ce modèle que je suggérerai d'employer dans cette réalisation ! 


Raccords & fixation des transformateurs Monolith

Notez le gabarit en comparaison des TRS Haschimoto

Le schéma général

Pour le choix du circuit de pré amplification et du pilote j'ai souhaité pour cette réalisation me tourner vers une solution inspirée par le travail et la philosophie de Susumu Sakuma San célèbre concepteur Japonnais qui privilégie l'utilisation de transformateurs inter-étage. Pour tout ceux d'entre vous qui ne le connaissent pas vous pourrez sans autre cliquer sur le lien relatif de mon blogg, vous renseigner sur la toile ou encore visionner cette très belle vidéo de présentation réalisé par la tv japonaise.


Ci-dessous mon schéma et la configuration finalement adoptée. C'est aussi en quelque sorte mon clin d'œil personnel à Sakuma San ce grand monsieur passionné et amoureux de musique. Plus avant dans l'article vous trouverez des schémas plus complets avec une nomenclature, la valeurs et le type des composants qui ont été employés ainsi que d'autres informations. Quoi qu'il en soit la pierre angulaire de cette réalisation et le TRS monolith Magnetic's SA-19

 Schéma général du PSE 300B IS Officina (mono)

L'alimentation générale HT

Comme vous vous en doutez on ne peut réaliser un SE ou un PSE de qualité sans porter une attention particulière à l'alimentation générale. Cette dernière se doit d'être bien pensée, bien conçue et correctement découplée car elle contribuera également dans les résultats qui seront procurés par l'étage de puissance ! Gardez à l'esprit que l'on n'amplifie pas un signal entrant mais qu'on module l'alimentation par son intermédiaire. Comme j'aime à le dire une bonne alimentation se doit d'ouvrir grand et vite !

Fidèle à mes convictions je privilégie la plupart du temps une alimentation à valve associée à un transformateur d'alimentation sur mesure et une cellule de filtrage CLC optimisée. Cette dernière pourra ici indifféremment utiliser une valve à chauffage direct de type 5U4G ou indirect comme la GZ34. Notez qu'en utilisant cette dernière et du fait de sa résistance interne plus faible la valeur de la tension d'alimentation sera plus importante 50Vdc environ.

Schéma général alimentation 300B PSE Officina (mono)

Dans ce projet et pour cette section, j'ai privilégié et employé deux technologies de condensateurs différents le premier est de type PP (Polypropylène) et le second un PIO (Paper In Oil). Pour leurs valeurs ou leurs marques il y à plusieurs possibilités voici quelques suggestions : condensateur de lissage 30uF/630Vdc Tube Cap Mundorf, ensuite après la self un 100uF/550Vdc Tube Cap Mundorf, suivi de trois Obligato Film Oil de 10uF/630Vdc. Notez que vous pouvez n'implémenter que du PIO avec quatre Obligato Film Oil de 33uF ou 47uF/630Vdc. Quoi qu'il en soit ces valeurs pourront et devront être adaptées selon les caractéristiques du TRA et de la self réellement implémentées dans votre réalisation.

Il est bien sûr possible d'utiliser dans ce projet une polarisation négative de grille pour l'étage de puissance dans ce cas il faudra en tenir compte et l'inclure dans les spécifications à fournir au bobineur pour la réalisation de votre transformateur d'alimentation. Si par contre on adopte une polarisation par Rk et tenant compte du point de polarisation fixé à 400Vdc/80mA la tension B+ nécessaire sera d'environ 490Vdc !


Simulation PSUD un canal

La self est également un élément très important, elle doit être dimensionnée correctement et tenir compte de la consommation du montage. Dans cette configuration je l'ai dimensionnée à 10H/200mA. Tout comme le transformateur de sortie et le transformateur inter étage j'ai choisi également le sur mesure par Monolith Magnetic's. Toutefois, il existe une alternative en utilisant une références du catalogue Hammond en l'occurrence le modèle 193J ou encore sa version Potted 193JP

Une carte d'alimentation compacte

Veuillez noter que vous pouvez vous inspirer ou mettre en oeuvre une seule carte pour réaliser l'ensemble des fonctionnalités et obtenir l'ensemble des tensions nécessaires à l'appareil avec la carte d'alimentation complète 5U4G/GZ34 que je décris dans un article dédié ici.


La carte d'alimentation 5U4G/GZ34 complète

Détail côté Valve

Pour infos, je proposerais très prochainement une seconde carte (sans la section régulation HT et avec une seule section BT). Elle sera décrite et disponible je pense en kit. Cette dernière outre être très compacte dispose de quelques particularités intéressante dont la possibilité de monter les composants sur les 2 faces du PCB ce qui autorise un montage interne ou externe.

L'alimentation générale BT

Pour réaliser cette tâche dans de bonnes conditions vous pouvez reproduire le schéma ci-dessous ou utiliser deux modules indépendant par blocs comme par exemple les T_Reg. D'autres solutions sont bien sûr possible je les décrits également dans le même article.Bien entendu comme mentionné précédemment vous pouvez également implémenter un carte d'alimentation complète par canal.


Schéma général alimentation BT (mono)

Un module T_Reg assemblé

Transformateur inter-étage 

Autre élément très important dans la configuration retenue ici, le transformateur inter-étage. 
Pour cet élément j'ai également opté pour une références chez Monolith Magnetic’s il s'agit du modèle ITA-01 Amorphe. Ceci dit, il est clair pour moi que l'utilisation d'un transformateur IS ne procure pas la même texture sonore ni même une reproduction d'ensemble comparable à une liaison par condensateur, c'est différent, très différent....

Cette technique à bien sûr ses partisans et certains d'entres eux disent que c'est meilleur du point de vue des résultats sonores si c'est bien dimensionné, bien réalisé et que le transformateur et de très bonne qualité. Quoi qu'il en soit, cette technique à tendance à disparaître parce que comme vous vous en doutez sa mise en oeuvre augmente le coût de l'appareil d'autant plus que la qualité du transformateur utilisé est élevé ou que les matériaux qui le composent sont plus spécifiques. Je pense notamment à l'utilisation d'un noyau amorphe ou mieux encore avec du Finemet® Nanocristalin Ensuite, bien sûr parce qu'il y à de moins en moins de bobineur susceptible et/ou capable de bobiner un transformateur IS avec d'excellente qualités !

Ceci étant dit, une configuration avec un transformateur inter-étage et un peu plus difficile à mettre en oeuvre et à optimiser qu'une configuration avec un condensateur de liaison. En cause les nombreux paramètres à prendre en considération comme l'impédance, l'inductance, la charge, le rapport du transformateur (élévateur/abaisseur) et/ou le choix du tube pilote à employer.

Transformateur Vs condensateur de liaison

Comparativement et très honnêtement une configuration bien réalisée avec un transformateur inter-étage de qualité et avec de bons composants procure d'excellents résultats subjectif. Personnellement je dirais même que dans l'absolu je la préfère à la liaison par condensateur tout particulièrement dans la reproduction du grave et du médium. 

A contrario, certains pourront penser qu'il en sera autrement dans le haut du spectre ! C'est vraisemblable parce que les exigences de transfert d'un transformateur audio de part et d'autres du spectre sonore sont contradictoires. Tout l'Art du bobineur et de trouver un ou le compromis idéal afin de satisfaire l'un et l'autre. 

A ce constat, j'ajouterais que cela dépends bien sûr de sa qualité intrinsèque, des matériaux utilisé pour sa réalisation et aussi du rapport employé. Quoi qu'il en soit, je trouve cette configuration vraiment très musicale et très transparente à tous les niveaux ! Son seul défaut et que c'est plus cher si on souhaite aller jusqu'au bout avec cette configuration.

Certes le coût est plus élevé, mais cela reste très relatif car honnêtement quand on se pose la question : que recherche t'on ? Des performances objectives mesurables ou des performances subjectives ?  

Chaque concepteur se doit ou devrais répondre à cette interrogation et au minimum trouver un compromis satisfaisant dans une configuration donnée. En ce qui me concerne pour ce projet comme pour tout les autres c'est en premier lieu les performances sonores qui sont recherchées ! Donc à quoi bon économiser ici ou là ? Je vous conseille donc d'employer et de faire le meilleur tout de suite.

Transformateur inter-étage Monolith Magnetic's

Le tube pilote ou driver

En cours de montage et pendant les différentes phases de tests, j'ai écouté diverses solutions plus classique et obtenu de très bons résultats subjectif. Etant donné que cet appareil au final ne me sera pas destiné, j'ai bien entendu pris la peine d'en discuter et de l'écouter avec mon ami Guy, celui là même qui sera finalement l'heureux utilisateur et propriétaire de cet appareil d'exception.

Ceci dit et faisant suite à différentes écoutes et discussions pour finaliser la configuration de cet amplificateur, j'ai proposé la mise en oeuvre d'une toute autre configuration, une configuration radicalement différente, une configuration sans aucun condensateur de liaisons ! Bien entendu, cette solution allais inévitablement engendrer des frais supplémentaires notamment pour l'achat du TRI et d'un tube pilote spécifique.

Le tube que j'ai sélectionné pour être associé au transformateur inter étage est aussi beau que performant ! Il s'agit d'une triode spécifique la EML20A Mesh du constructeur Emission Labs. Cette magnifique triode nous offre une linéarité exceptionnelle un facteur d'amplification de 22,5 ainsi que des caractéristiques tout à fait intéressantes pour cette fonction.

EML 20A-Mesh plate

Courbes caractéristiques de l'EML 20A-M

Le tube de puissance 300B 

Vous pouvez bien sûr utiliser n'importe quel modèles de 300B, il en existe d’ailleurs un grand nombre de modèles !  Au besoin vous pouvez vous reporter à mon article La mythique triode de puissance 300B. Toutefois, je vous conseillerai d'opter pour le modèle standard de chez Emission Labs, en l'occurrence la référence EML 300B. certes c'est beaucoup plus cher, environ 400 Euros à l'export, mais je trouve que cela en vaut vraiment la peine d'autant plus qu'Emission Labs offre une garantie étendue à 18 mois et accessoirement parce qu'on utilise un tube pilote du même constructeur et de même design ! Notez que l'on peut également pousser jusqu'à employer une valve EML 5U4G


EML 300B

Le step-up d'entrée 

Hormis le souhait de suivre une philosophie " Sakuma San " dans la réalisation de ce projet l'emploi d'un step-up d'entrée nous apporte un avantage important ! En effet, il nous permets d'obtenir une isolation galvanique entre la source et l'amplificateur ce qui éliminera de facto toute problématique liées aux boucles de masses puisque le transformateur ne transmet que le mode différentiel et rejette le mode commun ! J'ajoute que cette problématique et d'autant plus importante dans la réalisation d'un ampli avec 2 blocs distincts ! 

Il existe divers constructeurs pour l'achat ou la réalisation d'un step-up d'entrée de qualité. Cependant et pour plusieurs raisons j'ai d'emblée souhaité utiliser une des références qu'offre la gamme très étoffée que l'on trouve chez Lundahl Transformer's ! En outre, le distributeur auquel je me suis adressé Mr.Christian Bubendorf, de CERES Electronique et très sympatrique, compétant et de bons conseils. C'est également pour cela que je vous recommande de passer par son intermédiaire..

Le modèle que j'ai finalement retenu pour ce projet et le LL1676 à noyau Amorphe ! Bien entendu d'autres référence ou même marques auraient pu convenir, mais voilà, ils n'ont pas tous un noyau amorphe !


Pour la mise en oeuvre, le raccordement, la configuration et une fixation correcte de ces magnifiques step-up d'entrée j'ai d'emblée choisi de réaliser un PCB spécifique très pratique. Ce dernier ne mesure que 70 x 40mm ! 

Le step-up d'entrée peut selon la configuration retenue être configuré à choix avec un rapport 1:1 ou 1:2 à l'aide de cavaliers. En mode standard il est bien entendu monté en élévateur il nous procurera avec le gain du pilote une sensibilité théorique de l'ensemble d'environ : 1,56Vrms.


Raccordements du Step-up LL1676


La plaque supérieure

Dans mon design la plaque supérieure supporte tout les éléments comme les transformateurs, la fiche IEC, les prises haut-parleurs, rca ainsi que toute l'électronique. Cette façon de faire est très pratique et m'apporte de réels avantages en terme de design, de câblages et aussi pour des questions pratique. 

Plaque supérieure PSE 300B-IS Officina (mono)

Placement & disposition des éléments PSE 300B-IS

The Setup transfo for The PSE 300B-IS Officina


PSE vs SE

En attendant juste quelques vues...et si vous avez des questions n'hésitez pas contactez-moi !

Mhm..ben oui, 10Kg le TRS


Liens intéressants :

Un fil intéressant sur Elektor : Transformateur de sorties pour PSE





5 commentaires:

  1. un kit est il prevu quand et a quel tarif cordialement

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  2. Hello,

    Il n'est pas prévu de kit pour cette superbe réalisation, parce que comme tu t'en doute je ne peux et ne souhaite pas fournir les composants principaux comme les transformateurs d'alimentation, de sorties et/ou les selfs !

    Tu peux sans autre passer par Monolith Magnetic ou utiliser d'autres composants pour réaliser ton exemplaire ! Note que tu peux aussi réaliser le même schéma en utilisant qu'une seule 300B de sortie !

    Si besoin de plus d'infos, me contacter.

    Salutations. Tony

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  3. Ce commentaire a été supprimé par l'auteur.

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  4. pour la valve redresseuse, n'oublions pas la JAN CHS 5931.
    Tony la connait bien.

    Beau projet

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    1. Hello Bernard,

      Oui absolument la valve Nos JAN 5931 est vraiment très bien, je la recommande sans réserve !

      Salutations. Tony

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