FR2996704A1

FR2996704A1 - Etape amplificateur a reglage de volume integre

Info

Publication number: FR2996704A1
Application number: FR1202666A
Authority: FR
Inventors: Ricardo Perez
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-11
Anticipated expiration: 2032-10-05
Also published as: FR2996704B1

Abstract

L'invention concerne un préamplificateur audio de très haute fidélité préservant au maximum l'intégrité du signal. Le circuit présenté ici permet d'obtenir en un seul étage simple, un gain de 6 à 24 dB, il intègre un réglage de volume innovant et présente une haute impédance d'entrée, une faible impédance de sortie et une excellente linéarité. Le circuit objet de l'invention comporte 2 triodes à faible Rp, V 1/V2, en montage différentiel dont les sorties via les anodes sont reliées en push-pull au primaire d'un transformateur TR. Le secondaire du dit transformateur présente la particularité de posséder de multiples enroulements, autorisant le réglage du volume en sortie du préamplificateur par le sélecteur de niveau Sel. Le dispositif selon l'invention est destiné à la reproduction en très haute fidélité des sources sonores tels que les lecteurs CD, SACD, DVD, Tuner, disques vinyles etc.

Description

L'invention concerne un préamplificateur audio de très haute-fidélité préservant au maximum l'intégrité du signal. Le circuit de l'invention présenté ici (fig.1) permet d'obtenir en un seul étage simple, un gain de 6 à 24 dB, il intègre un réglage de volume innovant et présente une haute impédance d'entrée, une faible impédance de sortie et une excellente linéarité. Le circuit de l'invention comporte 2 triodes à faible Rp, V1 et V2, en montage différentiel dont les sorties via les anodes sont reliées en push-pull au primaire d'un transformateur TR. Le secondaire du dit transformateur présente la particularité de posséder de multiples enroulements, autorisant le réglage du volume en sortie du préamplificateur par le sélecteur de niveau Sel. Les critères communément admis par l'homme de l'art pour une reproduction sonore de qualité sont : - Une bande passante idéale de 20 Hz à 200 kHz (10 fois la bande passante de l'oreille) en boucle ouverte. - Une excellente linéarité, sans avoir recours à une contre réaction globale. - Un niveau de bruit généré par les circuits d'amplification le plus bas possible (-120 à -150db) : Le bruit peut masquer certains très bas niveaux inclus dans un signal utile d'amplitude bien supérieure et par conséquent dégrader la perception à l'oreille du timbre ou de la durée des notes reproduites. Le bruit mélangé au signal produit des artefacts d'inter-modulation non corrélés au signal audio désagréables à l'oreille. - L'emploi de circuits différentiels qui présentent une meilleure immunité à la source d'alimentation et présentent à celle-ci une charge constante. Ils permettent de réduire significativement la distorsion par harmonique 2. Par ailleurs, il est bien connu, dans le milieu des audiophiles, des mélomanes et des hommes de l'art, que les potentiomètres et les condensateurs ont une influence particulièrement néfaste sur la qualité de la reproduction sonore. Cette dégradation du signal est essentiellement due : Pour les potentiomètres : - A une pression insuffisante entre le curseur et la piste résistive, par construction, afin de ne pas user celle-ci prématurément. Le contact entre la piste et la languette du curseur n'est pas suffisamment ferme pour garantir un contact parfait et stable au passage du courant. Pour les condensateurs : - A l'absorption diélectrique dans l'isolant, téflon, polypropylène, etc. (effet mémoire). Travaux de R. Marsh et Walt Jung : http://portal.national.com/rap/Application/0,1570,28,00.html Understanding capacitors Electronic World June / August 1998. Dielectric Absorption Richard Marsh The Audio Amateur April 1980. http://waltjung.org/PDFs/Picking_Capacitors_l.pdf http://waltjung.org,/PDFs/Picking_Capacitors_2.pdf Enfin plus un circuit est complexe, plus il comporte de composants, lesquels, soumis individuellement aux perturbations radiofréquences et rayonnements électromagnétiques internes ou externes, seront affectés dans leur fonction de transfert. Cet effet est particulièrement sensible sur les équipements dotés de semi-conducteurs et s'accroît en proportion du nombre de composants utilisés. La Figure 2 représente la topologie simplifiée d'un préamplificateur différentiel de l'art ancien. Al se charge d'adapter en impédance les diverses sources (CD/DVD, Tuner, Pré-ampli, Phono etc.) avant d'attaquer le réglage de niveau opéré par le potentiomètre double Pb1/Pb2. L'impédance d'entrée de l'étage Al est généralement comprise entre 47 Kilo ohms et 1 Mégohm, son gain en tension est de l'ordre de 6 à 12dB Le 2ème étage A2 est généralement un étage suiveur permettant d'isoler les potentiomètres Pa/Pb de la sortie du préamplificateur. La figure 3 représente un exemple plus concret à tubes de l'art ancien. Des versions similaires sont commercialisées aujourd'hui. Ce circuit est entièrement symétrique, l'étage Alv se compose d'un différentiel suivi d'un étage suiveur. Le potentiomètre double Pa/Pb assure le réglage du volume. L'étage A2v assure la sortie en basse 20 impédance vers l'amplificateur de puissance. L'amplification globale est de l'ordre de 12dB, 6 à 12db sur l'étage Alv, 0 à 6dB sur l'étage A2v Au vu de ce schéma, on peut aisément identifier les éléments susceptibles de compromettre l'intégrité du signal : Cl, C2, C3, C4 et Pa/Pb. On remarque une certaine complexité puisqu'il sollicite 8 triodes. 25 La figure 4 représente un autre circuit de l'ancien art, celui ci à semi-conducteurs. Des versions analogues sont également commercialisées. On pourrait s'affranchir des condensateurs de liaison C11, C12, C21, C22. Cependant, pour garantir un potentiel en continu stable à OV aux bornes de R11, R12, R21, R22, ils sont indispensables. En effet, eu égard aux dérives thermiques dues à la dispersion des caractéristiques des semi-conducteurs (Beta, Vbe), il est impossible de garantir un potentiel de OV aux bornes de R11, R12, 30 R21, R22. La solution serait d'implémenter une rétroaction en continu autour de chacun de ces étages, au prix d'une plus grande complexité. On passe ici à 40 éléments actifs contre 8 sur la version précédente à tubes (fig.3) et par conséquent à une sensibilité accrue aux rayonnements EMI et RFI. Le circuit objet de l'invention représenté fig.1 permet une entrée du signal Ve+, Ve- à haute impédance, l'amplification de celui-ci, un réglage de volume et une sortie du signal Vs+, Vs- à basse 35 impédance, ceci grâce à un circuit différentiel à triodes chargé par un transfo à enroulements multiples au secondaire. Le circuit est simple, linéaire et exempt des perturbations amenées par les condensateurs et potentiomètres.15 La présente invention comporte deux triodes dont les grilles constituent une borne d'entrée pour un signal d'entrée symétrique Ve+, Ve-. Si le signal d'entrée est asymétrique, l'une des bornes est reliée au potentiel de référence, ici OV. Les triodes V1, V2, sont câblées en mode différentiel, les courants de sortie respectifs via les anodes sont reliés en push-pull au primaire d'un transformateur TR. Le secondaire du dit transformateur présente la particularité de posséder de multiples enroulements, autorisant le réglage du volume en sortie Vs+, Vs- du préamplificateur par le sélecteur de niveau Sel. La source de courant I1 et la source de tension U2 déterminent la polarisation du montage différentiel, les résistances R3 et R4 déterminent le gain de l'étage conjointement avec le rapport de transformation du transformateur TR. R1 et R2 maintiennent le potentiel de polarisation DC des grilles à la référence OV. La résistance RL charge les anodes al, a2, via le rapport d'impédance primaire/secondaire du transformateur TR. La charge des anodes al, a2, peut être considérée comme constante, car la valeur de RL est très inférieure, 10 à 100 fois, à l'impédance d'entrée de l'étage suivant (47 Kohms à 1 Mégohm).

Le circuit de l'invention peut si nécessaire être « cascodé » comme le montre la fig. 5 et bénéficier ainsi d'un gain plus important et d'une bande passante élargie. Comparée aux semi-conducteurs, la triode présente une bien meilleure linéarité, caractérisée par une harmonique 2 prépondérante mais faible et des harmoniques supérieures 3, 4, 5, 6, et 7 très en deçà de celles qui caractérisent les semi-conducteurs. Grâce au montage différentiel: - La distorsion par harmonique 2 s'annule. - La charge présentée à l'alimentation est constante. - Le taux de réjection de l'alimentation est élevé. Par ailleurs l'effet de la très forte inductance du primaire du transformateur TR (fig.1) améliore encore très significativement le taux de rejection du circuit à la source d'alimentation U2 (fig.1).

L'utilisation d'un transformateur sur un étage de sortie push pull n'est pas nouvelle, il est couramment employé sur les amplificateurs à tubes destinés à la reproduction sonore. Les figures 6 et 7 illustrent les 2 configurations classiques et communément adoptées dans lesquelles le rôle du transformateur consiste à adapter l'impédance de sortie élevée du montage push pull à tubes (de l'ordre de 1000 Ohms) à la charge de basse impédance qu'il alimente, en l'occurrence un haut parleur d'impédance 4 ou 8 Ohms. Par ailleurs, on notera qu'il n'est pas fait usage du circuit différentiel en entrée, et donc de ses avantages. On remarquera aussi l'existence des condensateurs de liaison Cgl, Cg2 (fig. 6) et de découplage Ckl, Ck2 (fig. 7.) L'usage du transformateur sur le circuit de l'invention est d'une tout autre nature. En effet, l'adaptation d'impédance n'a que peu d'importance pourvu qu'elle soit suffisamment basse au secondaire (10 à 1000 Ohms) pour une attaque en tension, en regard de l'impédance d'entrée de l'amplificateur de 5 puissance (généralement 47k à 1 Mégohm). Sur le circuit de l'invention, le rôle du transformateur est de : - Servir de charge aux anodes des triodes V1 et V2 du circuit différentiel. 10 - Permettre une plage d'atténuation du signal pas à pas, grâce aux multiples enroulements du secondaire (0 à 60 dB par pas de 2 dB par exemple). Le circuit de l'invention permet: - De s'affranchir des condensateurs de liaison. 15 - De s'affranchir des potentiomètres de réglage de volume. - De conserver un rapport signal sur bruit constant quelque soit le réglage du sélecteur de volume. En effet, du fait de sa situation en sortie du circuit, celui-ci atténue la totalité du signal (signal utile + bruit engendré par l'ensemble du circuit), contrairement aux circuits précédemment cités (fig.2/A2, fig.3/A2v) où le bruit du dernier étage ne bénéficie pas de cette atténuation.

20 Outre ses excellentes caractéristiques, on peut noter la simplicité du circuit, la facilité de mise en oeuvre et un faible coût de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS1. L'étage préamplificateur est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit différentiel à tubes triodes juxtaposé à un transformateur (TR) à multiples enroulements au secondaire et à un sélecteur (Sel.) ; le dit étage préamplificateur comprenant : Deux triodes (V1) (V2) dont les grilles constituent une borne d'entrée pour un signal d'entrée symétrique (Ve+, Ve-). Lesdites triodes (V1) (V2) étant câblées en mode différentiel dont les courants de sortie respectifs via des anodes sont reliés en push-pull au primaire du transformateur (TR). Une source de courant (I1) et une source de tension (U2) déterminant la polarisation du montage différentiel, des résistances (R3) et (R4) déterminant le gain de l'étage conjointement avec le rapport de transformation du transformateur (TR). La sélection par le sélecteur (Sel) de l'une des multiples sorties des enroulements du secondaire, effectue le réglage du gain en sortie (Vs+, Vs-) de l'étage préamplificateur.