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Module de chauffage des filaments

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Module de chauffage des filaments

Postby tboll » Thu Jun 18, 2015 8:55 pm

Bonsoir Francis, bonsoir à tous

Je me pose des questions sur la structure « idéale » d’un module de chauffage des filaments.

J’ai bien sûr révisé mon « BE », sans doute un peu trop rapidement, j’ai re-feuilleté quelques vieux numéros de l’Audiophile et même relu quelques numéros de Sound Practices.
J’ai même « jeté » un œil rapidement sur les produits du commerce que l’on trouve sur le net. Ils ne sont pas offerts et on trouve de tout en termes de schéma…

Si je pars des informations données par Francis dans le chapitre 9 (L’électronique) et en particulier dans la partie consacrée au 845, il y a quelques règles à suivre et à respecter. Le schéma donné page 302 est même assez précis.

Cependant, j’ai une série de questions qui me démangent.

La première est : est-ce que ce schéma est adapté pour tous les amplificateurs (à tubes) voire préamplificateurs ou est-ce qu’il ne serait pas au final plutôt adapté à ce « 845 » en particulier ?

De la même façon, est-ce que le schéma du module pour les 6SN7 (6.3 V) serait correct pour une 310A (10 V) ou un autre tube comme un ECC82, etc. ?

Pareil, le schéma du module pour la 845 (10 V) serait correct pour un autre tube de puissance comme la 300B (5 V) ou une autre triode, penthode de puissance ?

Je fais une pause pour ce soir mais j’ai d’autres interrogations en stock.

Je sais aussi que certains sont « restés » sur un chauffage en alternatif comme notre ami Ecossais.

Bonne soirée

Thierry
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby francis ibre » Thu Jun 18, 2015 10:17 pm

Bonsoir Thierry,

le module de chauffage de mes 845 est étudié pour les triodes à chauffage direct, on peut l'adapter très facilement pour des 300B (je l'ai fait) mais aussi des 2A3, des 6C4C (je vais le faire)...
En revanche il n'est d'aucune utilité pour des tubes à chauffage indirect : pour ceux-là un simple régulateur LM317 va très bien !

Pour ce qui est du chauffage en alternatif des triodes à chauffage direct, ça se comprend : le bruit de fond est un faible ronflement à très basse fréquence (50 Hz) sans harmonique donc très peu intrusif, alors que si on chauffe en redressé-filtré non régulé on récupère un bruit de fond grésillant bien plus gênant !
Et si on régule avec un circuit intégré habituel, on a certes le silence, mais on récupère une sonorité peu agréable : l'impédance interne du régulateur n'est pas constante en fréquence, et par suite le faux signal apparaissant aux bornes du filament n'est pas complètement éliminé...

Une autre solution est de chauffer ces triodes à courant constant, mais à une condition : il faut absolument installer une limitation de tension pour éviter tout emballement du tube, étant donné que le coefficient de température du filament est positif !
En effet, si sa T augmente, sa R augmente, et si I constant, alors P = RI² augmente, donc la T augmente encore, effet cumulatif... jusqu'à destruction...
Au contraire, en chauffant à tension constante, si T augmente, R augmente et par suite I diminue, donc la P dissipée diminue : stabilisation...

Francis
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby tboll » Fri Jun 19, 2015 6:23 pm

Bonjour Francis, bonjour à tous

Francis, quand tu dis adaptables à des 300B ou des 2A3, tu penses juste à modifier la tension de chauffage ou les modifications sont plus complexes.

Pour les tubes à chauffage indirect, je ne m'attendais pas à cette réponse... Je crois comprendre que c'est le chauffage indirect qui fait la différence. Toutefois, juste un régulateur me "semble" peu juste mais tu as sans doute raison. J'ai relu hier soir ce que tu disais dans "BE" sur le fait qu'il fallait bien comprendre que les filaments génèrent ou participent à création la charge d'espace et que cette dernière devait être la plus stable possible et la moins parasitée possible.

J'exagère sans doute, depuis que je lis trop les messages sur le forum, mais je me dis que sur un tube à chauffage indirect, le filament et la cathode doivent être très près. Dès lors, un "vilain" rayonnement ou une petite perturbation dans la tension pourraient venir perturber cette charge d'espace, etc.

Tes remarques sur le chauffage en alternatif vont rassurer Jean-Noël... Au moins dans un premier temps, car je conclue donc qu'avec un bon circuit ou module, on gagne en silence sans les inconvénients.

Même si ça fait 10 fois que je rouvre "BE", c'est quand même la première fois que je vois une self sur le chauffage des filaments notamment à propos des produits commerciaux. Est-ce que la valeur de 200 mH est une valeur critique ou est-ce un fond de tiroir (je sais que tu n'aimes pas les fonds de tiroirs) ?

Le truc que je ne comprends pas du tout, c'est de mettre 2 régulateurs l'un après l'autre pour les tubes 6SN7. Si le premier a fait son travail de régulation et que la sortie est 6.3 V, le deuxième est au "chômage" ? J'ai imaginé alors qu'avec le premier régulateur, tu faisais un premier "niveau" de régulation, par exemple à 8 V, et que le second ne travaillait donc que de 8 à 6.3 V.

Bonne soirée

Thierry
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby francis ibre » Fri Jun 19, 2015 9:40 pm

Bonsoir Thierry,

il suffit de tourner le potar... pour régler la tension de sortie, qui peut descendre jusqu'à 2,5 V environ...

Chauffage indirect : le filament ne fait que chauffer la cathode, principalement par rayonnement.
L'inertie thermique est telle que même chauffé à 50 Hz, la température du filament reste constante, celle de cathode aussi, on ne craint donc pas une modulation de l'émission de la cathode !
Par contre, la capacité parasite entre filament et cathode va coupler toute tension alternative présente sur le filament, et la reporter sur la cathode, divisée par le pont diviseur que forment la capacité parasite filament/cathode dune part, l'impédance reliant cathode et masse d'autre part.

prenons un exemple : capacité parasite filament/cathode de 500 pF (à chaud) et résistance de cathode de 2 kO...
à 50 Hz la capacité de 500 pF représente une impédance de l'ordre de 6,4 MO.
La tension alternative du filament se retrouve donc sur la cathode, divisée dans le rapport 2 / 6402 = 0,0003...

Des 6,3 V / 50 Hz du chauffage, il nous reste environ 2 mV... ce qui n'est pas rien...

Dans un étage ampli de tension qui traite des signaux de 0,5 V ces petits 2 mV peuvent déjà nous gêner : ça ne fait que - 50 dB de recul du bruit de fond ! (rien que pour cet étage)
Si on chauffe en continu, le redressement/filtrage va nous donner moins de 0,1 V de ronflement 100 Hz s'il est bien dimensionné, et avec un simple régulateur genre LM317, on va rejeter ce ronflement d'au moins 60 dB (voir la fiche du LM317).
Il nous restera donc moins de 0,1 mV de bruit (100 Hz) sur le filament !
Et par suite, moins de 50 nV couplé sur la cathode...

Maintenant, si la cathode n'est pas reliée à la masse par une faible résistance, mais par une forte, comme dans les cathode-followesr, ou bien par un autre tube comme dans le SRPP : cette fois le bruit sur le filament est couplé à la cathode.
Et si ce bruit contient des composantes HF ? c'est souvent le cas avec le courant redressé. Et le régulateur n'atténue quasiment pas les bruits HF : même pas 10 dB de réjection pour le LM317 au-dessus de 100 kHz, fréquence à laquelle la capacité filament/cathode reporte complètement le bruit filament sur la cathode ! (500 pF font 3 kO à 100 kHz)

C'est pour ces raisons qu'on entend parfois des SRPP, et autres cascodes, qui sifflent ou chuintent.
Voilà pourquoi j'ai mis en série deux régulateurs : leur réjection du bruit s'additionnent, et je voulais être sûr que les SRPP restent absolument silencieux (d'autant plus que les filaments sont polarisés).
Le premier régule vers 8,5 en effet. C'est un peu du luxe, j'aurais pu mettre un seul régulateur, mais ce n'est pas ce que ça coute !!! (5 euros de composants en plus...)
Mettre des selfs en amont aurait été une autre solution, mais encombrant, lourd, cher, et finalement pas plus efficace...

En revanche, pour l'alimentation 10 V de la 845, je ne pouvais pas mettre en série deux stabilisateurs à transistors pour des raisons de chute de tension (et aussi d'encombrement, de dissipation).
Ici la solution du filtrage en Pi en amont du régulateur était préférable, et permet d'avoir un bruit très reculé sur le condo en amont du stabilisateur.


Il est vrai que dans pas mal d'ampli à 845, on trouve un chauffage en continu simplement redressé/filtré, parfois même pas en Pi... juste un gros condo : il reste un bruit de fond en dent de scie, avec un spectre très large, qui produit un bruit grésillant audible dans les HP, c'est ce qui fait dire aux audiophiles exigeants que le chauffage en alternatif est meilleur...
Il me semble que Verdier a aussi une alimentation très sophistiquée pour le filament de ses 845. Nagra aussi.

Francis
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby tboll » Sun Jun 21, 2015 5:29 am

Bonjour Francis, bonjour à tous

Encore merci pour toutes ces explications qui complète BE et permettent de mieux comprendre tes choix.

Ta dernière remarque sur le chauffage en alternatif par rapport au continu en "simplement redressé/filtré" est intéressante, elle permet de comprendre effectivement pourquoi effectivement certains militent pour alternatif.

En tout cas, on peut donc retenir qu'un module de régulation s'impose pour les tubes à chauffage direct et même pour les tubes à chauffage indirect au moins pour pallier les fluctuation secteur.

Bon dimanche

Thierry
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby tboll » Mon Jun 22, 2015 9:20 am

Bonjour Francis, bonjour à tous

Je pense que je vais me faire quelques essais, toujours dans ma perspective de me faire des travaux pratiques. Je vais me monter un module ou deux pour faire des mesures comme exercice avec l'oscilloscope.

J'ai cherché le régulateur LM 317 sur le net. J'ai trouvé celui-ci : Régulateur de tension réglable LM317T boîtier TO-220 Conditionnement: 1 pc(s) STMicroelectronics.
Il me semble "trop peu cher" : entre 0.23 euro et 0.49 euro selon le fournisseur.
Est-ce que ce n'est pas la bonne référence ?

Pendant que j'y suis, est-ce que tu aurais la référence du transistor pour la régulation des triodes à chauffage directe. Ce n'est pas que j'ai la flemme d'ouvrir ton bouquin mais simplement, je ne suis pas chez moi et je voudrais passer la commande avant la fin de la semaine.

Pour revenir sur ces modules voire leur absence sur les produits du commerce ou les schémas, je veux bien croire que Verdier et Nagra équipent leurs appareils de ces modules.
le schéma de Verdier était disponible sur le net mais je n'ai pas vu celui du Nagra. Cela dit ce 845 est un push-pull...

bonne journée

Thierry
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby francis ibre » Mon Jun 22, 2015 2:18 pm

Bonjour Thierry,

quand tu fais une alim régulée avec LM317, ce qui coute cher ce sont les radiateurs (et kits d'isolation...), les potars multitours, les condos chimiques surtout si tu les choisis en haute température, longue durée et/ou faible impédance.
Le reste, semi-conducteurs, résistances, petits condos, ne coute presque rien !

Transistor : TIP 142. Le boitier est un TOP3. Là aussi, un bon radiateur est indispensable.

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Re: Module de chauffage des filaments

Postby tboll » Mon Jun 22, 2015 6:27 pm

Bonsoir Francis, bonsoir à tous

J'ai pris, l'habitude des prix audiophiles, alors un composant à moins de 1 euros, j'ai été surpris... Je vais en commander une douzaine...

Je sais qu'en revanche, les condensateurs ne seront pas à un euro... Tout le reste de la quincaillerie, j'ai dans mes tiroirs.

Je vais passer ma commande.

Bonne soirée

Thierry
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby ecossais » Tue Jun 23, 2015 9:50 pm

Bonsoir Thierry, Bonsoir Francis,

Une petite question pour Francis,
Dans ton livre en fig 239 page 258, tu écris que le point X (point haut du potentiomètre P1) peut etre raccordé soit sur la borne B soit sur la borne E (ce dernier raccordement étant decrit comme plus performant mais moins musical).
Sur le schema de l'alimentation pour ton ampli 845, au contraire, tu raccordes le point X sur la borne E.

Pourrais tu nous indiquer les raisons et avantages ou inconvenients de chaque solution?
Y a t il des circuits ou le raccordement est plus favorable sur une borne plutot que l' autre?

D'avance merci
Jean-Noel
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Re: Module de chauffage des filaments

Postby francis ibre » Wed Jun 24, 2015 4:29 am

Bonjour Jean-Noël,

tout dépend si ton régulateur est chargé d'alimenté un circuit débitant des courants audiofréquences, ou pas !

- dans le premier cas, il faut laisser le condo de sortie refermer les courants modulés, et bien sûr choisir ce condo sur des critères de musicalité, tant pour sa technologie que pour sa capacité.
C'est pourquoi il vaut mieux utiliser le" régulateur" en boucle ouverte : raccordement à la base, c'est donc un simple "émetteur suiveur", qui reproduit sur l'émetteur la tension continue (réglable) présente sur sa base. L'impédance de sortie dans ce cas est en gros égale à l'impédance d'entrée du darlington divisée par son gain en courant (béta), elle est de l'ordre de 0,2 ohms et (presque) purement résistive.

La régulation est moins bonne, parce que la tension Vbe du transistor n'est pas dans la boucle, donc ses variations aussi bien avec la température qu'avec le débit de courant, ne sont pas corrigées...

- dans le second cas, on cherchera à obtenir la meilleure régulation possible : en se connectant sur l'émetteur la tension Vbe est incluse dans la boucle, la tension de sortie est parfaitement régulée, et l'impédance de sortie tombe à quelques dizaines de milliohms.
Ce qui n'empêche pas, dans le cas d'un chauffage direct, d'ajouter un condensateur aux bornes du filament pour court-circuiter le faux-signal : le régulateur est "loin" et avec 50 cm de fil on a facilement 0,1 ou 0,2 ohms entre régulateur et filament...

Pour mes 845 j'ai essayé les deux configurations : c'est la version en boucle fermée qui a donné les meilleurs résultats subjectifs.
En revanche, pour alimenter des étages préamplis, c'est la version "non bouclée" qui donne satisfaction.

Francis
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