Automatic bias control module for triode output stages

[phric]

Bonjour,

Qui a eu déjà l'opportunité de tester ce type de module dans une configuration de type SE triode en polarisation fixe ?

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Il existe également ce type de module chez Trentlabs mais à un tarif beaucoup plus élevé....

La description est alléchante :

When using fixed bias in your amps, the currents need constant re-adjustment to compensate for mains variations and tube aging. TentLabs now introduces a new module, based on novel techniques, with major advantages over existing solutions.

Lorsque vous utilisez une polarisation fixe dans vos amplis, les courants nécessitent un réajustement constant pour compenser les variations du secteur et le vieillissement des tubes. TentLabs présente maintenant un nouveau module, basé sur de nouvelles techniques, avec des avantages majeurs par rapport aux solutions existantes.

Mais qui a pu faire quelques tests et/ou retours sur ce type de module ?

Bien à vous.
Phil

[g2fl]

Bonsoir,

Le module proposé est un asservissement du courant qui traverse la triode par l’action sur la tension grille.

Le courant est mesuré par la résistance dans la cathode et une comparaison de la tension qui se génère ainsi est effectuée avec une référence interne.

L'écart entre ces deux tensions est alors fortement amplifié avant d'agir sur la grille dans le sens qui convient. Ainsi, la valeur du courant sera maintenue quelque soit les évolutions de la triode (vieillissement, changement de tube) et de son environnement (variation de la haute tension, variation de la tension de chauffage).

Ici, l’asservissement se fait sur le courant moyen qui est nécessairement constant dans un étage à simple triode, classe A oblige.

C’est une polarisation fixe au sens de la nomenclature. L’asservissement apporte la stabilité ce qu’une polarisation fixe simple ne fait pas.

L’autre solution est la polarisation automatique qui fait aussi un travail de régulation par l’effet de contre-réaction rapporté par la résistance dans la cathode.

Plus avait été détaillé dans le fil [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] initialisé par Fred68 au § « je débute en audio».

Pas d’avis ou de test sur ce module qui reprend un sujet énoncé depuis longtemps, souvent oublié et qui refait surface de loin en loin.

Cordialement.

[tron_ic]

Bonjour à tous,

Merci Gérard de tes explications concernant ce module.

Perso, je trouve ce module très intéressant et on pourra approfondir son étude et son fonctionnement par la pratique.

Ceci étant dit, je suggère et même conseille à tous lors de la mise en œuvre d'un appareil avec bias automatique (NgV) la mise en place sur le panneau avant de l'appareil d'un ou plusieurs Panel Meter.

Ainsi fait lors de l'utilisation de l'appareil on sais avec un simple coup d'œil si les réglages sont corrects et s'il n'ont pas bougé dans le temps. Le cas échéant on ajustera. Dans cette configuration on pourra s'interrogera de l'utilité de ce module.

Bien évidemment si on n'à pas cette information des panel Meter on ne sais pas si le point de fonctionnement est correct ou si il à varié et il faudra sortir son multimètre pour procéder au contrôle/réglage.

Salutations. Tony

[g2fl]

Bonjour,

je vais essayer de me lancer dans un calcul, calcul que je n'ai jamais vu dans la littérature. Donc soumis à caution.

Le principe d’e l'asservissement de la polarisation du tube de puissance est parfait au repos, c’est-à-dire en l’absence de signal audiofréquence.

Quand ledit signal est appliqué, la première considération est de dire que la valeur moyenne du courant reste constante parce que l’étage de puissance à tube unique, une 300B sur le croquis, fonctionne nécessairement en classe A. De ce fait, l’asservissement n’a rien à faire de particulier.

En pratique, la valeur moyenne du courant varie avec la puissance parce que la symétrie autour de la position de repos du signal en sortie n’est pas parfaite, ce qui s’observe et se mesure par la distorsion d’ordre 2.

C’est le courant dans la triode qui est distordu et il produit deux tensions elles-mêmes distordues, celle au primaire du transformateur de sortie et celle sur la résistance dans la cathode.

L’asservissement ne manquera pas de détecter la composante continue du courant aux bornes de la petite résistance dans la cathode et il va la corriger en agissant sur la tension de polarisation de grille.

Pour l’ordre de grandeur de ces composantes, il est considéré un étage de puissance d’une seule 300 B fonctionnant selon {Va = 350 V ; Ia = 80 mA pour Vgk = - 71 V ; Puissance de sortie = 9,6 W sur une charge de 2,2 kΩ à 5% d’harmonique 2 et 1% d’harmonique 3}.

La tension audiofréquence à pleine puissance est de 145 V efficaces au primaire du transformateur, soit 205 V en crête ; le courant audiofréquence atteint alors 205 V / 2200 Ω = 93,2 mA.

Cette crête de courant est supérieure au courant de repos, ce qui signifie qu’il y a une réduction du gain à l’approche de la crête négative pour que le courant ne vienne que s’approcher de zéro mA.

Cette déformation est de l’ordre 2 ; si le courant avait été coupé à la crête, cela eut été une saturation avec un taux de distorsion bien supérieur. Cinq pourcents d’harmonique 2 veut dire 5% de composante continue, soit 0,05×80 mA = 4 mA que l’asservissement détecte.

Pour compenser, il doit ajuster la tension entre grille et cathode (Vgk) de 4 mA/(5,5 mA/V) = 0,73 V, 1/100ème de la polarisation au repos. Ce que l’asservissement fait sans souci.

Si l’asservissement avait eu à s’occuper d’un push-pull en classe AB, le courant aurait varier, non pas de 5%, mais de 60% à 100% avec un push-pull de 6550 en polarisation fixe (cf. datas 6550). Et dans ce cas, quelle courant de cathode l’asservissement doit-il prendre comme objectif ?

La solution la plus habituelle en classe A reste la polarisation automatique. Avec la 300B prise ici, une résistance de 71 V / 80 mA = 887 Ω est attendue. A pleine puissance, les 4 mA de distorsion du courant vont produire 3,55 V de tension sur la cathode, donc décaler d’autant la polarisation entre grille et cathode.

Largement de quoi rattraper l’écart de courant puisque 0,73 V suffisent. On pourrait laisser cet effet de contre-réaction linéariser l’amplification mais la chute du gain en tension serait bien trop importante.

De plus, la résistance interne de l’étage amplificateur vue par le transformateur passerait de 700 Ω (300B seule) à [700 + 887×3,85] = 4115 Ω, largement de quoi encourager les distorsions propres au transformateur.

En conséquence, la résistance de cathode est découplée et seule la variation du courant moyen, la composante continue, bénéficie de la contre-réaction.

Et avec une capacité de réagir de 3,55 V, elle sera très efficace lors des passages à pleine puissance, lors du vieillissement du tube ou lors de son remplacement par un exemplaire qui n’a pas exactement les mêmes caractéristiques.

Alors, pourquoi un circuit complexe quand une très prosaïque résistance fait parfaitement le travail ? En fait, une fois le calcul refait, la parole serait à un expérimentateur mais rares sont les audiophiles qui disposent de quelques 300 B dont au moins, un exemplaire neuf et un exemplaire fatigué.

C'est plus à un constructeur de s'y coller au moment de la conception. Cordialement.

[phric]

Bonjour,

Merci pour ces explications détaillées !

Je pense effectivement que ce type de module pourrait trouver sa place dans une configuration de type polarisation fixe en complément ou sans aucune indication visuelle (panel meter / leds...) du débit du courant de repos du tube de sortie et donc de contrôler également l'usure du tube de puissance.

Je pense que je vais faire le test en achetant un de ces modules.

Slt

[tron_ic]

Bonjour phric,

Je pense que je vais faire le test en achetant un de ces modules.

Oui et fais nous un retour de l'exercice.

Note qu'il serais encore plus constructif d'ouvrir un fil dédié le moment venu. A toi de voir.

A bientôt. Salutations. Tony

[phric]

Bonsoir Tony,

Ok je vous tiens au courant dès que je reçois et teste le module en mode SE triode avec polarisation fixe

Bonne soirée

Phil

[g2fl]

Bonsoir,

En poursuivant l’analyse, il apparaît que ce circuit a le comportement d’une polarisation fixe quand il s’agit de tensions continues et celui d’une polarisation automatique quand le signal audiofréquences intervient.

Pour les tensions continues, toutes les descriptions faites jusqu’ici explicitent le fonctionnement. Aux audiofréquences, la variation du courant dans la triode au rythme du signal audiofréquences incident provoque sur la cathode une tension elle-même au rythme dudit signal.

Si cette tension traversait la boucle d’asservissement sans traitement adapté, elle serait une contre-réaction, ce qui n’est pas l’objet.

C’est le courant moyen qui est à asservir et sa mesure est obtenue par un filtrage de la tension variable : par un condensateur en parallèle de la résistance de cathode en polarisation automatique, ici quelque part dans la boucle d’asservissement.

Ce filtrage introduit une constante de temps qui intervient dans la réponse aux fréquences les plus basses, exactement comme le condensateur de découplage, encore une fois, de la polarisation automatique.

Avec un filtre simple du premier ordre (résistance série + capacité en parallèle), le filtre de l’asservissement agit quand même différemment du condensateur de découplage de cathode en ce sens qu’il intervient sur une large bande de fréquences alors que le découplage a une plage d’action limitée. Complexe à exposer plus en détail.

Alors qu’aucune constante de temps n’est créée dans le circuit grille - cathode en polarisation fixe, au moins une constante de temps est créée avec le circuit d’asservissement. Ce serait un élément à prendre en compte si une boucle de contre-réaction était mise en œuvre. Peu probable ici avec une 300B en tube unique.

Cordialement.

[Shucondo]

Après les brillantes interventions, je pense à g2fl je devrais rester en retrait sans doute, mais je n'ai rien à redire sur ce qu'il a dit
j'ai vu avec mon expérience que la polarisation fixe était la meilleure pour obtenir la pleine puissance en classe A2.
Y a aussi qu' un circuit d'asservissement est un cache misère, peut cacher un éventuel défaut interne ou externe au tube et surtout cache le moment ou le tube commence à faiblir par usure. C'est angoissant de pas voir arriver le début de rinçage du tube, car il fini par lâcher de toute façon.
Un ou plusieurs panel meter avec polar fixe, comme Tony, pour moi