Rechercher
Choisissez un thème
Articles
Produits
Mon Elektor
|
|
Sujet: Cathode biasing with diodes
|
| Auteur |
Message |
|
CB
22 messages
 De passage
|
04-03-2010 10:27
Bonjour à tous,
j'ai trouvé sur le site http://www.valvewizard.co.uk, dans "The Common Cathode, Triode Gain Stage" une manière astucieuse de polariser la cathode.
Cathode biasing with diodes
J'ai donc testé sur le tube de préamp (12AX7) de mon ampli guitare (SE 6L6) en remplaçant la résistance et le condensateur de découplage par une mini LED rouge.
J'ai mesuré 1,8v aux bornes de la LED, *** je pensais trouver 1,6v (  ) *** et ça marche très bien.
je n'ai pas plus de bruit et j'ai laissé tomber le condensateur de 100n. Je trouve même le résultat plutôt intéressant. Ca sonne vraiment bien !
Quelqu'un a t-il testé ce montage?
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
04-03-2010 18:46
Bonsoir CB,
ce montage avait été utilisé il y a longtemps, je n'ai pas retrouvé dans quel appareil...
Il est idiot :
- l'intérêt de la polarisation par la cathode, c'est qu'on introduit grâce à la résistance de cathode, une contre-réaction de courant, mais seulement en continu car la résistance de cathode est découplée.
Par conséquent, il y a un effet de stabilisation du courant de repos : si celui-ci augmente, la tension de cathode augmente (U=RI) et du coup le tube est polarisé plus négativement, ce qui diminue son débit !
En raccourci, ça donne : si le débit augmente, le débit diminue...
On n' a JAMAIS de problème d'emballement avec la polarisation automatique. A condition d'installer une Rk indépendante par tube.
Avec une diode, l'impédance de celle-ci étant faible, on a bien une TENSION de polarisation, mais aucun effet de stabilisation n'apparait.
Si le tube s'emballe, la tension aux bornes de la diode ne va pas monter beaucoup : 2V au pire sous 50mA, et elle va griller rapidement, mettant la cathode du tube en l'air, ou directement à la masse...
En général, ça se termine par un arc entre cathode et filament et le tube est détruit.
Pour le condo de 100nF il ne sert à rien : l'impédance de la diode est faible, quelques ohms, ce qui fait que le 100nF n'a un effet de découplage qu'au dessus de quelques centaines de kHz.
La bonne méthode est d'utiliser une résistance de valeur au moins égale à l'inverse de la pente du tube, et de la découpler par un condensateur polypropylène ou papier huilé (pas de chimique ici) très largement dimensionné : il s'agit de découpler l'impédance constituée de la mise en parallèle de Rk avec l'impédance de sortie du tube !
Par exemple pour une ECC83 polarisée par Rk=1k, on a Zo = 630 ohms en gros, la R a découpler est donc 386 ohms environ.
Pour découpler dès 10Hz il faudra donc un condo de 40 µF.
On met souvent 100µF, mais je répète, pas de chimique !
Cordialement
Francis
|
|
ercana
392 messages
 Habitué
|
04-03-2010 21:14
francis ibre
Si le tube s'emballe, la tension aux bornes de la diode ne va pas monter beaucoup : 2V au pire sous 50mA, et elle va griller rapidement, mettant la cathode du tube en l'air, ou directement à la masse...
En général, ça se termine par un arc entre cathode et filament et le tube est détruit.
Bonjour Francis,
Le tableau ne devrait pas être si explosif avec une ECC83 et une résistance d'anode de 220k qui va limiter le courant et la dissipation. Par contre avec ECC88/6922, cela me parait chaud !
Morgan Jones ("Valve Amplifiers") décrit la polarisation par LED dans un de ses projets. Il faut que je revoie le livre car, comme tu le dis, il n'y a pas d'avantage à monter une polarisation fixe sur un étage préampli. On trouve aussi une polarisation fixe par pile lithium ou batterie NiMH dans l'entrée d'un ampli "audiophile" genre correcteur RIAA (il faudrait que je retrouve où j'ai vu ça). Quelle idée cachée...
Pour passer le continu ???
A+
Modifié par ercana
le 04-03-2010 21:27 Modifié par ercana
le 04-03-2010 21:30
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
04-03-2010 22:49
Bonsoir Renaud,
au départ, l'idée de polariser le tube par un élément à faible impédance découle simplement du besoin d'éliminer le condensateur de découplage.
On introduit avec ce condensateur les défauts habituels des chimiques, ainsi qu'une coupure de bande dans le bas du spectre, ce qui est gênant par exemple sur un étage RIAA qui doit donner +20 dB de gain à entre 20 et 50Hz.
La coupure de bande, si elle existe sur plusieurs étages successifs, va amener l'ensemble à l'instabilité BF, avec des effets de motor-boating bien connus.
Ne pas découpler la Rk est une solution, mais dans ce cas on diminue le gain de l'étage...
Alors on a même fait des tubes acceptant de travailler avec polarisation nulle, donc sans aucune Rk : c'est le tube 5755 peu connu, utilisable en entrée phono sans polarisation !
L'avantage de la polarisation automatique, c'est justement qu'on a une impédance de - par exemple - 1k en continu, mais qui descend à quelques milliohms (celle du condo) en alternatif.
Avec une LED on aura 0,5 ohm en continu, et quelques ohms en alternatif : c'est le contraire de ce qu'il nous faut !
L'autre avantage d'une simple résistance découplée, c'est que l'impédance de l'ensemble ne dépend pas du courant modulé, donc du niveau du signal.
Peut-on en dire autant d'un semi-conducteur ?
Je ne vois pas ce que ce montage à LED apporte...
A+
Francis
|
|
ggv
682 messages
 Assidu
|
05-03-2010 01:06
Bonsoir.
Sur mon prochain ampli PP de 6AS7G/6080 (schéma Williamson Millérioux) sans CR, on me propose de polariser la cathode de la première 1/2 triode 6SN7 (amplificatrice de tension) par une Zener de 2,4 volts .
Ce mode présente t 'il un quelconque avantage par rapport a une polar automatique classique avec résistance et condo de découplage, ou pas ?
A +
ggv
|
|
ercana
392 messages
 Habitué
|
05-03-2010 01:23
Bonsoir Francis,
Selon Morgan Jones, la résistance d'une LED rouge économique est r diode = 4,3 ohm à 10 mA. Plus fort que l'impédance d'un électrochimique faible ESR shunté par un petit MKP. Jones reconnait que r diode n'est pas constant et préconise de travailler à 10 mA mini avec une résistance d'anode élevée, ce qui est incompatible avec les tubes ECC81/2/3.
Il existe cependant un intérêt de la polarisation par LED dans les étages d'entrée RIAA : les signaux sont faibles, donc peu de distorsion et l'étage ne souffre pas du blocage par surcharge car il n'y a pas de condensateur de découplage de cathode. L'entrée supporte mieux les rayures et la poussière des vinyles. Cela se défend. Maintenant, je ne suis pas convaincu par la principe de polarisation d'une ECC83 à -1,8 V avec 180 - 220 k de charge en entrée phono !
Pour éviter la résistance de cathode, outre les tubes 5755 (qui ont mauvais goût d'avoir un brochage différent des ECC81/2/3), il existe la solution des ECC83 avec cathode reliée à la masse et polarisation par le courant de grille. Avec une résistance de grille de 820k - 1 M, la tension de grille s'établit vers -0,6 à -0,8 V. Je pense que certains ampli guitare utilisent encore ce montage. Sur une source basse impédance, la distorsion doit être acceptable malgré le courant de grille.
A+
|
|
ggv
682 messages
 Assidu
|
05-03-2010 09:37
Bonjour.
Il y a quelques années lors de la parution du préampli KTR(SRPP complété par un étage a basse impédance) avec des tubes 5725 , d 'excellents résultats ont été obtenus en remplaçant les régulateurs (LM 317 me semble t 'il) utilisés en source de courant , par une Led rouge associée a un transistor bipolaire, ce principe étant je crois d 'origine Sony.
A +.
ggv
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
05-03-2010 12:10
Bonjour à tous,
autant je trouve excellente l'idée du générateur de courant pour alimenter un étage différentiel, qu'il soit à transitors bipolaires, à FET ou à triodes, autant je n'en vois pas l'intérêt pour un étage simple triode en montage cathode commune...
Si maintenant on s'intéresse au chemin parcouru par les courants modulés audio, on voit qu'ils traversent toute impédance mise en série avec le tube, que ce soit dans son anode ou dans sa cathode.
Un générateur de courant à LM317 montre une impédance très élevée (c'est très bien) mais absolument pas constante en fréquence : elle dépend du taux de CR et du gain en boucle ouverte !
Le résultat est que ce générateur de courant introduit une distorsion élevée. On va me dire que cette distorsion est vue symétriquement par les deux tubes du différentiel : ce n'est pas tout à fait vrai.
Le second tube, qui est attaqué par sa cathode, a un coefficient d'amplification de µ+1, et il va amplifier cette distorsion, ce qui n'est pas le cas du premier tube, celui qui est attaqué par sa grille.
Un simple bipolaire associé à une diode ou une LED distord déjà nettement moins, ça s'entend
Un générateur à FET donnerait sans doute des résultats encore plus appréciables.
Mais ça ne vaudra jamais un déphaseur cathodyne !!!
Alors pourquoi vouloir améliorer le déphaseur de Schmitt alors qu'il en existe d'autres bien plus intéressants ????
Et si ce n'est pas pour un déphaseur de Schmitt, expliquez-moi l'intérêt d'un générateur de courant.
A bientôt
Francis
Modifié par francis ibre
le 05-03-2010 12:11
|
|
ercana
392 messages
 Habitué
|
05-03-2010 19:57
Bonjour,
Pour un fabricant, une LED rouge + un BF245 ont l'avantage de coûter moins cher qu'un bon électrochimique ou qu'un gros MKP/MFP. Comment croyez vous que Sony gagne de l'argent ?
Amusant, je viens de trouver l'article Wikipedia sur la polarisation par courant de grille "super-économique" :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Polarisation_par_courant_de_grille
Ce n'est pas audiophile, mais ils le proposent pour la 811A (RCA confirme !). Dire que je voyais ça pour les ECC83 !
A+
Modifié par ercana
le 05-03-2010 19:58 Modifié par ercana
le 05-03-2010 19:58
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
05-03-2010 23:31
Bonsoir à tous,
vous êtes-vous déjà **amusé** à mesurer le courant de grille des tubes ?
Moi, oui. Et sur un lot de ECC83 neuves, mesurées au point de contrôle habituel (Ua=100V, Ugk=-1V) j'ai trouvé des courants de grille allant de -0,05 µA (E833CC Tesla) à +0,8 µA (12AX7WA GE pinched plate).
J'ai aussi mesuré quelques tubes usagés : là ça peut monter à +2,5 µA sur les modèles RFT à petites plaques.
Alors je ne vois pas comment utiliser ce courant, qui est tantôt positif (la plupart des cas) tantôt négatif (grille cadre traitée) et qui évolue avec :
- le courant de repos
- la température
- l'âge du tube
- la pureté des matériaux employés (laquelle évolue avec le temps)
Cette polarisation est une belle théorie, absolument inutilisable en pratique, sauf avec des tubes spécifiquement prévus : le 5755 est spécifié à Ig = 1 pA et reste assez stable.
De plus, cette théorie suppose qu'un courant entre par la grille et la porte à une tension négative, alors que dans la plupart des cas c'est un courant positif, sortant par la grille, qu'on constate !
Revoir la figure 7-bis page 31 de **tubes audio anciens et récents** pour bien comprendre le phénomène de courant de grille.
Cordialement
Francis
|
|
ggv
682 messages
 Assidu
|
06-03-2010 00:09
Bonsoir.
Intéressantes ces mesures de courant grille sur différents types d' ECC83, petite question au passage ce test est il difficile a faire, ou autre façon de poser la question comment le réalise t 'on?
Avant de clore ce post, je voudrais savoir quelle est la meilleure solution pour polariser la cathode du premier étage amplificateur de tension (en l 'occurence une 6SN7) d 'un montage Williamson, associé a un déphaseur cathodyne, pour mon ampli PP de 6AS7G/6080 sans cr.
Tout a fait d 'accord avec Francis sur les vertus du déphaseur cathodyne, qui fait de ma part l 'objet de relectures de plusieurs articles signés par L Chrétien,Ph Ramain, G Fiderspil/G Lallié, et R Bassi .
A bientôt.
ggv
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
06-03-2010 12:12
Bonjour Gérard,
au départ j'avais essayé de faire cette mesure à l'aide de mon lampemètre Métrix U61.
Il y a en effet un levier de test **essai vide** qui permet d'insérer une résistance de 100 kO entre grille et masse.
On voit que la tension grille évolue lorsqu'on commute ce levier, preuve qu'un courant circule dans la 100 kO.
Mais voilà : ce courant n'est pas uniquement le courant de grille, il y a un courant provenant de l'alimentation négative forunissant la polarisation.
Et il s'est avéré impossible de faire la part entre ce courant venant de l'alim et le courant venant de la grille : le courant venant de l'alim dépend de la position du potar de réglage de polar, du calibre choisi...
finalement j'ai fait un montage tout simple :
- tension de plaque de 100 V, reprise sur les bornes de sortie du U61. Découplage avec 8 µF MKP sinon le bruit d'alim empêche de mesurer précisément.
- polarisation de -1 V obtenue par résistance de cathode de 2 kO (deux de 1 kO en série), le courant de repos étant théoriquement de 0,5 mA.
- la grille est mise soit à la masse directement, soit à travers une R de 100 kO.
- je mesure la tension sur cette R, le courant grille vaut Ig = Ug / Rg.
Avec seulement 0,1 µA on obtient une tension grille de 10 mV parfaitement mesurable avec mon Fluke 87-III.
J'ai essayé avec des valeurs de Rg supérieures à 100 kO mais l'impédance d'entrée du multimètre perturbe la mesure, elle n'est plus négligeable !
Avec moins de 100 kO c'est la sensibilité du système de mesure qui est trop basse.
Je trouve que ça marche très bien, et la tension grille obtenue est si faible qu'elle ne change pas le débit du tube de manière sensible : autrement dit la mesure ne perturbe pas le système mesuré, c'est un point important !
Voilà, si tu fais aussi ce genre de mesure, tiens-moi au courant.
6SN7 : j'en utilise en étage d'entrée de mes blocs SE-845.
la polarisation par Rk découplée est parfaite.
Je comprends qu'un industriel lui trouve des défauts... mais pour une réalisation perso, qu'est-ce que ça peut faire que le condo de découplage soit gros et cher ?
On n'est pas à 30 € près quand on a payé des transfos faits sur mesure, un châssis usiné à la demande, et bien d'autres frais...
Cathodyne : c'est toujours la même chose, l'étude théorique des déphaseurs ne tient absolument pas compte des dispersions et du vieillissement des tubes !
Un Schmitt demande deux triodes rigoureusement appariées, deux résistances d'anodes différentes rigoureusement ajustées en fonction des µ des deux triodes (l'une amplifie par µ, l'autre par µ+1).
Et ces ajustements ne sont valables qu'à l'état neuf, et à une température donnée...
Au bout de deux semaines, le déphaseur de Schmitt n'est plus rigoureux !
Avec un cathodyne, qui fonctionne avec une contre-réaction locale courant-tension complète (gain unité) le déphasage est rigoureusement exact, quoi qu'il arrive, même avec un tube naze !
tant qu'il débite un petit peu, ça marche exactement comme prévu.
Alors quand je vois un ampli avec déphaseur de Schmitt, étage d'entrée à pentode, le tout donnant 60 dB de gain en boucle ouverte !!! Et au final une CR globale ramène le gain à 25 dB...
Et on s'étonne que l'ampli soit instable, alors on ajoute un RC en parallèle de la charge d'anode du tube d'entrée pour diminuer son gain en HF !!!!
Mais pourquoi avoir choisi un Schmitt qui donne du gain, si c'est pour en enlever ensuite ???????????????
Cordialement
Francis
|
|
ggv
682 messages
 Assidu
|
08-03-2010 01:10
Bonsoir Francis et a tous.
Merci pour tes réponses Francis.
J 'avais un moment envisagé d' utiliser mon U61 avec le levier de test du vide, pour vérifier ce courant grille ,mais comme je n 'étais pas très sûr de cette manip j 'ai préféré m 'abstenir, comme tu proposes une autre solution je m' y cantonnerai quand le besoin s 'en fera sentir.
Pour en revenir a la polarisation de la première triode (6SN7)amplificatrice de tension précédant la déphaseuse cathodyne, de mon Williamson /Millérioux, je me demande si je ne ferais pas mieux d 'abandonner la polar de cette triode par une zener de 2,5 volts,ou par une référence de tension ,LM 336 Z -2,5, et de prévoir une polar classique, résistance et condo en //.
Par contre je n'aurai certainement pas suffisamment de place pour installer un condo polypro en // de la résistance.
Un ami m 'a dit le plus grand bien des condos Nichicon "Muse" non polarisés, d 'un encombrement réduit , qu 'en penses tu?
Reste aussi la solution de recourir aux condos Elna Silmic II.
Sans publicité de ma part , ces condos"Muse" sont disponibles chez Sélectronic.
A bientôt.
Cordialement.
ggv
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
08-03-2010 11:40
Bonjour Gérard,
d'habitude, je prévois la mise en châssis (et la place nécessaire) seulement après avoir choisi les composants
Bon, si tu n'as vraiment pas la place, les Elna Silmic sont ce que tu trouveras de mieux, après les polypros (pas n'importe lesquels...).
Tu peux aussi découpler ces Elna mais attention, pas avec n'importe quel condo plastique : je n'ai trouvé que les papier-epoxy Rifa (anti-parasite) série PME, classe X, qui améliore les résultats du Silmic en donnant plus d'aération dans l'aigu. Tous les autres essais, même avec des papier huilé, ont dégradé les performances des Elna.
A bientôt
Francis
|
|
ercana
392 messages
 Habitué
|
08-03-2010 19:59
Bonjour Francis et à tous,
Très intéressant. Les différences de courant de grille que tu as mesuré sur les ECC83 provoquent de sérieuses différences dans les points de fonctionnement des tubes : sur une résistance de grille de 470k, une variation de 1µA entraîne une variation de potentiel de 0,47V !
Je vois tout l'intérêt d'une polarisation automatique bien découplée. Je ne défendrai jamais la polarisation par LED ou courant de grille en audio !!!
Je m'éloigne du sujet, mais sauf erreur, je pense aussi que l'émission secondaire et l'ionisation, induisent une distorsion d'amplitude en agissant de manière non-linéaire sur le potentiel de grille. Cela explique-t-il la différence de qualité que j'ai ressenti en jouant sur la valeur d'une résistance de grille de mon préampli ?
Étonnamment, en chargeant moins l'anode du tube précédent, j'obtiens une dégradation globale. La bande passante est meilleure avec 1MO, mais 470k ou 270k donne un meilleur timbre. Il doit donc exister un optimum pour la résistance de grille par rapport aux distorsions. Langford-Smith propose globalement Rg = 1 à 4 x R anode du tube précédent.
Y a-t-il une relation plus précise, ou bien doit-on tâtonner pour optimiser ?
|
|
francis ibre
7403 messages
 Expert
|
08-03-2010 23:45
Bonsoir Renaud,
il y a une théorie, expliquée dans le livre de Mounic, qui permet de trouver la bonne droite de charge de grille.
Mais cette droite prend en compte le courant de grille !
Voir la figure ci-dessous, extraite du livre en question, avec l'explication que je cite :
**Le courant négatif de grille limite la valeur de la résistance de fuite Rg.
Pour la tension de polarisation Vg = –Eg, le point de repos sur la caractéristique dynamique Ia(Va) serait M0 (fig. B-11).
Pour la valeur Rg de la résistance de fuite, la droite de charge D du circuit d'entrée est Vg = –Eg – (Rg x Ig)
Elle coupe la caractéristique d'entrée Ig(Vg) au point m1 d'abscisse Vg1 : le point de repos est M1.
Pour R > Rg le point de repos est M2, plus éloigné de Mo (point théorique), ce qu'il faut éviter.
[...] Notons que Ig subit des fluctuations d(Ig) aléatoires (ionisation, émission de la grille) ; des fluctuations de Ig peuvent aussi se produire sous l'action du signal à amplifier, ce qui introduit le faux signal Rg x d(Ig) inacceptable pour des valeurs trop élevées de Rg.**
J'ajoute que ce faux signal est lié principalement à la variation du courant grille avec le courant plaque : cette variation n'est absolument pas linéaire, et on a même une inversion du courant de grille lorsque le débit du tube approche de son maximum, avec la polarisation presque nulle.
Personnellement, j'essaye de limiter les résistances de grille à 270 kO !!!
Comme c'est très bas (comparé au 1 MO qu'on voit parfois) il faut que l'impédance de sortie de l'étage précédent soit assez basse, disons moins de 10 kO.
C'est pourquoi j'utilise des triodes à faible Ri (6SN7, 5687, E188CC) et si je veux du gain, je fais des SRPP modifiés (voir le fil sur ce sujet) qui sortent sous l'impédance très basse du cathode follower mais donnent le gain maximal possible  .
J'ai essayé différentes valeurs de Rg sur mes montages, et à chaque fois c'est une valeur basse qui donne les meilleurs résultats : 82 kO pour la triode 845 par exemple.
Cordialement
Francis

|
|
ercana
392 messages
 Habitué
|
09-03-2010 01:56
Bonsoir Francis,
Explications et commentaires lumineux. Ce que tu as si bien décrit conforte mon impression subjective. Je vois là une autre cause de différences sonores entre marques et générations de tubes. Rien n'est aussi mal défini que ce courant de grille. Le traceur de faisceaux de courbes de courant de grille selon Ua reste à construire...
En y réfléchissant un peu, je ne vais pas noircir le tableau. Si un minimum de bonnes pratiques sont respectées, les effets de non-linéarité de Ig, même amplifiés par le gain du tube ne doivent pas peser très lourd sur la distorsion face à la dispersion des courbes Ia=f(Ua).
Il me semble que ce qui compte en régime dynamique est l'impédance de sortie du tube en parallèle avec la résistance de grille. L'incidence du courant de grille sur le potentiel aux bornes de cette charge est minimisé lorsque l'impédance globale est faible, ce qui peut être obtenu en réduisant l'impédance de sortie du tube. Le cas échéant, la contre-réaction par résistance de cathode peut encore réduire les effets du courant de grille. Il me paraît judicieux de ne pas polariser au niveau du creux de la courbe Ig = f(Ug), là où la courbe composée I'g = f(Zg) (courant d'entrée / impédance globale) présentera une inflexion. Cela est sans doute possible pour les étages cathode commune, en polarisant à des valeurs raisonnablement négatives, afin de moduler la grille assez loin de la zone où la somme courant grille-cathode + courant d'ionisation donne des résultats imprévisibles.
Sur mon vénérable Yves Cochet P3, je ne pourrai probablement pas abaisser la résistance de fuite de grille du 2e étage à une valeur inférieure à 270k, sans dégrader la réponse BF, ni introduire de la distorsion par surcharge du tube précédent. Il me paraît difficile de transformer les étages cathode commune en SRPP sur un circuit imprimé existant !!! J'en ai déjà fait pas mal, mais là ce serait vraiment excessif. Dans l'immédiat, je vais donc monter des résistances de grille de 270k à la place des 470k. Petit bonus, abaisser Rg réduira encore le bruit.
Ensuite, je vais réfléchir à la construction d'un nouveau préampli, avec des SRPP 6SN7 ou 6N23P-EV, pourquoi pas ?
Merci et à+
Modifié par ercana
le 09-03-2010 09:00 Modifié par ercana
le 09-03-2010 09:02 Modifié par ercana
le 09-03-2010 09:06 Modifié par ercana
le 09-03-2010 09:17
|
|
Elektor 2/2012 en kiosque
Elektor-Hebdo gratuit !
Mon adresse électronique :
Unités de crédit Elektor
Nos blogs-ateliers
|
|