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Un amplificateur pour guitareLe SEP44 8W CLApar Christian Faber

Il existe une littératureabondante qui traite de laconception des amplifica-teurs basse fréquence. Iln’est pas question dans cetarticle de parler de chosesnouvelles, mais de décrire unamplificateur de guitare depuissance suffisante pourjouer en appartement ou dansune petite salle. Celui-ciconviendra aussi bien pour uneguitare électrique avec un sonclean que pour une électroa-coustique. En outre, cet articleconstitue une excellenteapproche pour aborder l’élec-tronique ancienne à tubes.The literature dealing with theaudio amplifier conception is quitenumerous. No question in thisarticle to speak about new things,but to describe a guitar amplifierwhich can deliver enough powerto play in apartment or in a smalldancing hall. It will suit for anelectric guitar with a squeaky-clean sound and for an electroa-coustic one as well. Besides, thisarticle is an excellent approach totrain with the former tube elec-tronics.

(La photo de la réalisation estreprésentée en figure 1).

De plus, il doit pouvoir êtreconstruit par un amateur ayant peude connaissances en électronique àtubes, et pour en rendre la fabrica-tion accessible au plus grand nom-bre, il est réalisé en câblage tradi-tionnel, sans circuit imprimé.

J’ai déjà construit un ampli de4 watts avec un tube PCL86 qui m’adonné de bons résultats, mais dontla puissance était relativement limi-tée 1.

D’où l’idée de mettre deux tubesPCL86 en parallèle (PSE pour lesAnglo-saxons : Parallel-Single-Ended).

A. — Etude théorique1. — Résultats de la miseen parallèle de 2 tubes

— la résistance interne corres-pondante se trouve réduite de moi-tié ;

— la puissance est doublée ;— la pente est également dou-

blée ;— la charge est réduite à moitié.

2. — Calculs de l’étage depuissance

Les tubes seront polarisés pourun fonctionnement en classe A.

J’en retiens les données sui-vantes, en examinant les feuilles decaractéristiques du PCL86 :

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1. — Voir mon site internet : http://tsfsepelliere44.e-monsite.com

Figure 1. —L’amplificateur pourguitare terminé

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3. — Calculs dutransformateur de sortieTS1

a) Détermination de la sectionréelle du fer (Sr) en fonction de lapuissance BF (P)

Sr = 2 x √8 = 5,66 cm².

Dans mon stock de pièces déta-chées, j’ai déniché un transforma-teur de sortie, mais après mesure,il s’avère que l’impédance du primaire ne me convient pas. Je sup-pose qu’à l’origine ce transforma-teur était chargé par un haut-par-leur de 2 Ω. Avec 8 Ω, l’impédancerapportée au primaire serait tropélevée. Il est donc indispensable deprocéder à son rebobinage, afin del’adapter à un haut-parleur stan-dard de 8 Ω.

Les dimensions des tôles sontdonnées sur le plan de la figure 3. Ilreste à vérifier si la section réellecorrespond bien à mes besoins : elleest de 25 mm x 25 mm = 625 mm²,soit 6,25 cm², ce qui est convenablepour réaliser mon transformateur.

b) Calcul du nombre de spires auprimaire (Np) en fonction de lasection réelle (Sr) 2 :

Np = K x Ua / Srsoit :

Np = 45 x 240 / 6,25 = 1728 spires.

• Tension anode (Ua) = 245 V.• Intensité anode (Ia) = 35 mA.• Tension g2 = 230 V.• Tension g1 = – 6,5 V (polarisa-

tion).Pour deux tubes, le courant tra-

versant le primaire du transforma-teur de sortie sera donc égal à35 x 2 = 70 mA, soit 0,070 A.

a) Résistance de charge

Dans ces conditions la résistancede charge pour les deux tubes avecune tension d’anode de 245 voltssera la suivante : 245 / 0,07= 3500 Ω.

b) Droite de charge (un tube)

Voir la figure 2.

Ub = Ua + (Ra x Ia)

soit :

Ub = 245 + (0,035 x 7000) = 490 V.

C’est le point X de la droite decharge.

Pour obtenir le point Y, suppo-sons un court-circuit dans le tubeavec Ua = 0 V.

Ua = Ub – (Ra x Ia)

soit :

Ia = Ub / Ra = 490 / 7000 = 0,07 A

soit 70 mA.Nous obtenons donc le point Y

et pouvons tracer une droite X-Y en

vérifiant qu’elle ne passe pas dansla zone supérieure à Wa = 9 W.

c) Dissipation anodique pourchaque PCL86

Pa = (Ua – Uk) x Iad’où :

Pa = (245 – 6,5) x 0,035 = 8,34 W

(avec Ua : tension anodique, Uk :potentiel de cathode).

d) Dissipation grille g2

Pg2 = (Ug2 – Uk) x Ig2soit :(255 – 230) / 4700 = 0,0053 A

soit 5,3 mA.Donc :

Pg2 = (230 – 6,5) x 0,0053 = 1,18 W

soit une puissance max à dissi-per de 8,34 + 1,18 = 9,52 W légère-ment supérieure à la puissance de9 W préconisée.

Il faut donc modifier les paramè-tres de fonctionnement et prendre :Ua = 240 V ; I = 32 mA ; Ug1 = 6,2 V.

La dissipation anodique avec cesnouvelles conditions sera de :Pa = (240 – 6,2) x 0,032 = 7,48 W

Soit une dissipation totale de :7,48 + 1,18 = 8,66 W.

Ces valeurs de fonctionnementpeuvent donc être retenues.

Figure 2. — Caractéristiques du tube PCL 86 partie penthode et calcul de ladroite de charge.

Figure 3. — Le transformateur desortie TS1.

————————

2. — Les calculs sont extraits de l’ouvragede Ch. Guilbert Calculs et réalisations destransformateurs.

Repère Désignation ValeurA1 Transformateur Alimentation 230/24V 80 VATA2 Transformateur Alimentation 230/24V 60 VATS1 Transformateur de sortie primaire Z = 3,5 kΩ secondaire = 8 ΩF1 Fusible 1 A 5 x 20 mmRD1-RD2 Pont de redressement 4 x 1N4007T1 Régulateur de tension LM317TV1-V2 Tube electronique PCL86R1 Résistance couche carbone 1 MΩ 1/2 WR2-R3 Résistance couche carbone 68 kΩ 1/2 WR4-R9-R12-R13 Résistance couche carbone 1,5 kΩ 1/2 WR5-R10 Résistance couche carbone 100 kΩ 1/2 WR7 Résistance couche carbone 100 kΩ 1/2 WR8 Résistance couche carbone 15 kΩ 1/2 WR11 Résistance couche carbone 220 kΩ 1/2 WR16-R17 Résistance couche carbone 180 Ω 2 WR14-R15 Résistance couche carbone 4,7 kΩ 1 WR18 Résistance couche carbone 470 kΩ 1/2 WR19 Résistance couche carbone 47 kΩ 2 WR6-R20 Résistance bobinée 330 Ω 11 WR21 Résistance couche carbone 3,9 Ω 3 WR22 Résistance couche carbone 47 kΩ 1/2 WC1-C2 Condensateur chimique 100 μF 400 VC3 Condensateur chimique 4700 μF 63 VC4 Condensateur plastique 100 nF 63 VC5 Condensateur chimique 22 μF 400 VC6-C10 Condensateur chimique 22 μF 25 VC7-C8-C19 Condensateur mica 470 pF 400 VC9 Condensateur mica 220 pF 400 VC11 Condensateur plastique 680 nF 100 VC13-C14 Condensateur chimique 47 μF 63 VC12 Condensateur plastique 22 nF 400 VC15 Condensateur plastique 47 nF 400 VC16 Condensateur plastique 100 nF 400 VC17 Condensateur mica 100 pF 400 VC18 Condensateur plastique 220 nF 400 VP1-P2-P3 Potentiomètre 470 kΩ log avec inter pousser-tirerS4-S5 Inverseur à levier UnipolaireL1 Voyant 6,3 V 0,3 AT1 Régulateur de tension LM317T

Tableau 1. — Nomenclature ampli guitare 8 W classe A 2 x PCL86.

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c) Calcul du nombre de spires ausecondaire (Ns) :

Zp = impédance primaireZs = impédance secondaire

soit :

Ajoutons 10 % pour les pertes, cequi nous donne 83 x 1,1 = 92 spires.

d) Calcul de l’intensité résultante(Ires) qui traverse le primaire

C’est la somme de Ia, le courantcontinu et du courant alternatifengendré par le signal BF :

xx

e) Calcul de l’intensité quitraverse le secondaire

f) Choix du diamètre du fil pourchaque enroulement avec 2,5 Apar mm² :

Primaire avec Ip = 100 mA maxSection retenue = 25/100e mmSecondaire avec Is = 1 ASection retenue = 8/10e mm

/ /N N Z Zs p p s=

N1728 / 20,92 83 spires1728 / 3500/8s =

= =

I W Z/ 8/35000,0478A

bf p= =

=

, ,I I I

0 004 0 002280,0792 A soit 80mA

res a bf2 2= +

= +

=

I W Z/ 8/8 1As s= = =

Figure 4. — Schéma de la partie alimentation.

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Il faut rappeler que les tôles nedoivent pas être croisées au remon-tage, un courant continu traversantle primaire du transformateur desortie. Pour ne pas fermer le circuitmagnétique, on placera une caled’entrefer en matière isolante de 3à 5/100e mm qui améliorera égale-ment la courbe de réponse dans lesfréquences basses.

Il est aussi possible d’utiliser untransformateur du commerce demarque Hammond, modèle 125ESE.

4. — Description del’alimentation

L’alimentation (figure 4) est cons -tituée des transformateurs d’ali-

mentation TA1 et TA2 ayant lescaractéristiques suivantes :

TA1 = 230 / 24 V 80 VA

TA2 = 230 / 24 V 60 VA

Les deux transformateurs sontmontés tête-bêche. Cette dispositionpermet d’utiliser des modèles stan-dard 230/24 volts qui sont disponi-bles chez tous les bons fournisseurs.

On dispose ainsi à la fois de latension alternative de 24 V pour lechauffage des filaments et du 230 Vpour la haute tension.

Pour cette dernière, le redresse-ment est assuré par un pont de qua-tre diodes 1N4007 (RD1) et le filtragepar les cellules R6-C1 et R20-C2.

Pour la basse tension, le redres-sement est fourni par un pont dequatre diodes 1N4004 (RD2) et le fil-tre est constitué par C3 et C4.

Un régulateur LM317T (T1) estmonté en générateur à courantconstant qui est paramétré par R21à 300 mA, ce qui correspondant àl’intensité nécessaire au chauffagedes tubes V1 et V2 (figure 4).

5 – Description de l’étaged’entrée

L’étage d’entrée est cons tituéd’une triode V1a, avec deux entréespossibles, une à bas niveau (LI) etl’autre à haut niveau (HI) (figure 5).L’impédance d’entrée est standardpour la guitare (R1 = 1 MΩ). La ten-sion d’anode retenue est de 138 Vavec une polarisation g1 à – 1 V.

Observons le tracé de la droite decharge de l’élément triode V1a enfigure 7 ; c’est le même principe quepour l’étage de puissance. Avec unerésistance de charge R5 ayant pourvaleur 100 kΩ, nous avons ainsi :

Ub = Ua + (Ra x Ia) = 138 + 100 000 x 0,000 6 = 198 V

soit 200 V sur la courbe.

La valeur du courant maximum :

Ia max = 200 / 100 000 = 0,002 A = 2 mA

Effectuons le calcul de la résis-tance de cathode R4 :

R4 = 1 / 0,000 7 = 1 428 Ω,

soit 1500 Ω en valeur normalisée.Figure 7. — Calcul de la droite de charge PCL 86 partie triode V1a.

Figure 5. — Schéma de l’étage d’entrée. Figure 6. — Schéma du réglage de tonalité.

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6 - Réglage de tonalitéLe réglage de tonalité représenté

figure 6 (Tone-Stack) est classiquepour les amplis guitare (3).

Des commutateurs (associés ounon à P1, P2, P3) modifient la courbede réponse et offrent des possibilitéssonores. Les figures 8, 9 et 10 mon-trent différents relevés en fonctionde la position du curseur des poten-tiomètres P1 et P2.

La figure 8 correspond à unréglage : BASS 50 % TREBLE 60 %.

La figure 9 est un réglage : BASS100 % TREBLE 100 %.

La figure 10 nous montre unréglage BASS 50% TREBLE 60% +inter SUP MED.

Le condensateur C17 permet, s’ilest commuté, de donner un effet deBRILLANCE (Brightness) en laissantpasser les fréquences aiguës.

7. — Etage de puissanceLa deuxième triode V2a est uti-

lisée en préamplificateur de l’étagede puissance (figure 11).

Le commutateur S4 permet defavoriser les fréquences basses, siC10 est commuté.

Sur le plan purement électrique,les deux pentodes sont montées enparallèle.

Des résistances de grille sontinsérées pour éviter des oscillationséventuelles.

Chaque cathode est découpléeséparément, c’est un choix. Le mon-tage avec une seule résistance et lesdeux cathodes réunies fonctionneaussi, mais il faut appairer les deuxtubes plus sérieusement.

À noter une contre-réaction deplaque à plaque composée du filtreR18 et C19 qui permet de favoriserles aiguës aux environs de 4 000 Hz 4.

L’ensemble du schéma est donnésur la figure 13, avec la nomencla-ture des composants tableau 1.

Figure 10. — Courbe relevée pour un réglage : BASS 50 %, TREBLE 60% +inter SUP MED.

Figure 9. — Courbe relevée pour un réglage : BASS 100 %, TREBLE 100 %.

Figure 8. — Courbe relevée pour un réglage : BASS 50 %, TREBLE 60 %.

————————

3. — Le logiciel tone-stack se trouve à l’URLhttp://www.duncanamps.com/tsc/

4. — Pour plus de détails sur cette tech-nique, consulter l’ouvrage de W.SorokineLes bases du dépannage, volume 1.

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B. – Réalisation pratiqueOn commence par le châssis. Il

est constitué d’un morceau d’alu-minium de 2 mm d’épaisseur de160 x 230 mm qui est plié à 75 mm

(côté composants) avec un angle de90 degrés. Il reste ainsi 85 mm pourla façade. Voir la figure 14.

Effectuer le perçage des supportsde tube (diamètre en fonction dessupports que vous possédez), ainsique le dessous des condensateurschimiques C1, C2 et C3.

Pour réaliser la façade, fixer leplan de la figure 16 à l’échelle 1 surl’aluminium 5.

Pointer les axes et percer au dia-mètre de 10,5 mm pour la fixationdes potentiomètres et à 6,5 mmpour l’interrupteur. Pour les jacks etle voyant, percer en fonction dumatériel dont vous disposez.

Cette façon de réaliser la façadepermet un alignement correct par

Figure 11. — Schéma de l’étage de puissance.

————————5. — Le plan de cette façade est égalementdisponible sur le site.

Figure 12. — Câblage du point deconnexion de la masse au châssis.

rapport aux indications portées parcelle-ci.

Monter les différents appareil-lages et fixer les condensateurs C1,C2 et C3.

Câbler le fil de masse avec unseul point de connexion châssisselon la figure 12, à gauche du régu-lateur LM317. Ce point est prochedes entrées de l’amplificateur, où setrouvent les tensions les plus faiblesde l’ordre de 10 à 50 mV selon lesmicros de la guitare.

Se servir de la figure 17 qui estle schéma de câblage à l’échelleapproximativement 1 pour conti-nuer la réalisation.

Câbler en premier les élémentsproches du châssis.

La figure 15 montre le châssisentièrement câblé.

Les transformateurs seront fixésà gauche au fond du baffle. Prendresoin d’éloigner le transformateur de

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Figure 13. — Schém

a d’ensemble de l’am

plificatteur.

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Figure 16. — Plan de la façade à l’échelle 1 (dimensions: 230x 98mm)

Figure 14. — Le châssis en aluminium.

Figure 15. — Le châssis entièrement câblé.

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Figure 17. — Le schéma de câblage.

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sortie en le fixant totalement àdroite, avec les tôles formant unangle de 90° avec celles des trans-formateurs d’alimentation.

Le baffle peut être construit enprenant modèle sur les figures 18,19 et 20, ou bien en fonction duhaut-parleur employé. Il pourra êtreensuite recouvert de skaï ou bienverni, selon les goûts de chacun.

Le haut-parleur de 8 Ω employésur le prototype est un modèle largebande de 12 pouces, soit 305 mm,avec les performances suivantes :

— bande passante : 50 Hz à12 kHz, rendement de 89 dB.

Ce modèle possédant une mem-brane dure est recommandé pourcet usage, voir la figure 21.

Des résultats bien meilleurs enélectroacoustique ont été obtenus àl’aide d’une enceinte de sonorisa-tion avec un rendement de 98 dB.

Il a été ajouté une prise jack pourfaire ce branchement avec coupuredu haut-parleur interne.

J’espère que cette petite réalisa-tion vous incitera à vous lancer dansdes montages plus conséquents etd’avoir la satisfaction du travail faitpar soi-même.

Je me tiens à votre dispositionpour toutes informations complé-mentaires, soit depuis mon site oubien sur le forum de Radiofil.

Christian Fabert

Site web : http://tsfsepelliere44.e-monsite.com

Figures 18 à 21. — Différentes étapes de la construction du baffleet le haut-parleur utilisé.