Équations des sorties

par Le Grincheux  

En considérant que les états interne de l'automate sont écrits sous la forme Q2Q1Q0 (cf. tab. 1 de l'article Machine de Moore), les variables de sorties vérifient les tableaux de Karnaugh et les équations suivants. Une variable barrée signifie une inversion de sa valeur logique.

Q2 Q1Q0
  00 01 11 10
0 0 1 1 1
1 1 1 0 X

Tab. 1 : variable basse tension (B)

B = (Q1+Q0)Q2+Q2Q1

Q2 Q1Q0
  00 01 11 10
0 0 0 1 0
1 1 0 0 X

Tab. 2 : variable haute tension (H)

H = Q2Q1Q0+Q2Q0

Q2 Q1Q0
  00 01 11 10
0 1 0 0 0
1 1 0 1 X

Tab. 3 : reset compteur (R)

R = Q1Q0+Q2Q1

Q2 Q1Q0
  00 01 11 10
0 0 0 0 0
1 0 0 1 X

Tab. 4 : défaut (E)

E=Q2Q1Q0

Compte tenu des équations précédentes, la logique reliant les sorties Qi des trois bascules aux quatre sorties de l'automate est la suivante :

Fig. 1 : logique de sortie (la même chose en plus grand)

À noter : les trois inverseurs présents sur le schéma ne sont pas nécessaires car la plupart des bascules possèdent une sortie inverseuse et une sortie non inverseuse. Je n'ai pas présenté non plus les verrous de sortie permettant de s'affranchir des états transitoires.

Machine de Moore

par Le Grincheux  

Je réchigne à utiliser un microprocesseur ou un microcontrôleur pour surveiller quelque chose d'aussi simple qu'une alimentation, fût-elle une alimentation avec temporisation d'un amplificateur utilisant des tubes électroniques.

À bien regarder, l'automate — ici, une machine de Moore synchrone avec une horloge à 4 Hz — comporte six états :

  • repos : toutes les alimentations sont éteintes ;
  • allumage : les basses tensions de chauffage montent progressivement (quatre secondes de temps de montée pour éviter les pics de courant dans les filaments de chauffage) ;
  • chauffage : maintien des basses tensions de chauffage durant soixante secondes (les soixante secondes sont suffisantes, j'ai testé les émissions des cathodes des différents tubes au lampemètre et il y a une bonne marge) ;
  • haute tension : allumage progressif de la haute tension (quatre secondes là encore) avec polarisation automatique des tensions de chauffage ;
  • maintien : basse et haute tensions présentes, amplificateur en fonctionnement nominal ;
  • extinction : la haute tension est coupée mais le chauffage des tubes reste encore actif soixante-quatre secondes ;
  • défaut : une tension (chauffage ou haute tension) est en défaut et les deux alimentations sont coupées.

Sur le diagramme d'états suivant, les états sur les transitions indiquent les variables d'entrée dans l'ordre suivant :

  1. position de l'interrupteur général (1 : marche, 0 : arrêt) ;
  2. présence de la basse tension de chauffage (1 : présence, 0 : absence) ;
  3. présence de la haute tension (1 : présence, 0 : absence) ;
  4. compteur de cycles valant 15 (1 : compteur valant 15, 0 : compteur différent de 15) ;
  5. compteur de cycles valant 255 (1 : compteur valant 255, 0 : compteur différent de 255).

Les quatre variables de sortie sont dans l'ordre :

  1. commande de la basse tension ;
  2. commande de la haute tension ;
  3. maintien du compteur de cycles à zéro ;
  4. défaut.

Le compteur de cycles est un simple compteur 8 bits déjà étudié dans un article précédent.

Fig. 1 : automate de gestion de l'alimentation (le même en grand)

L'automate comportant sept états, il requiert trois bascules. Le lien entre les sorties de ces bascules et les variables de sortie vérifie la table de vérité suivante :

États Basse tension Haute tension Reset compteur Défaut
000 0 0 1 0
001 1 0 0 0
010 1 0 0 0
011 1 1 0 0
100 1 1 1 0
101 1 0 0 0
110 X X X X
111 0 0 1 1

Tab. 1 : table de vérité des sorties en fonction des états internes

Pour éviter les rebonds sur les sorties, des verrous synchrones seront utilisés derrière la logique combinatoire. L'automate fonctionnant sur fronts descendants de l'horloge, cette logique combinatoire utilisera les fronts montants.

Choix des régulations

par Le Grincheux  

Lors d'un article précédent, j'ai présenté un circuit de régulation performant pour les différents filaments de chauffage. Chacune de ces cartes est capable de fournir 6,3V et 1,5A. Le refroidissement des composants de ces cartes, principalement des transistors de puissance se fait par convection naturelle.

Les doubles triodes peuvent être chauffées en 6,3V 300mA ou en 12,6V 150mA. Pour des raisons de symétrie et parce que rien n'assure que les filaments soient rigoureusement identiques, ils seront alimentés en 6,3V 300mA parfaitement régulés. Cette régulation permet d'assurer une durée de vie des tubes correcte et indépendante de la tension du secteur ainsi que d'éviter une ronflette à 50Hz.

En revenant au schéma de principe de l'amplificateur, un œil averti constatera d'une part que les deux canaux se partagent les tube V4 et V9, et d'autre part que les tensions de cathode de tous les tubes sont faibles à l'exception des tubes V9, V3B et V7B. Les tubes V3 et V7 sont disponibles chez JJ sous la référence ECC832. Mais la tension de cathode de leurs deux triodes est très différente (plus de 100V d'écart). Le schéma est donc remanié de la façon suivante :

  • V1, V2, V5 et V6 ne changent pas. Ces quatre tubes nécessitent 1,2A pour leurs filaments de chauffage. Les tensions de cathode de tous ces tubes étant inférieures à 2V, le point froid de la régulation des filaments sera fixé à 30V. Une carte de régulation est suffisante ;
  • V11, V12, V13 et V14 ne changent pas non plus. Ces quatre pentodes de puissante requièrent chacune 1,5A sous 6,3V. Les cathodes étant à une tension inférieure à 1V, il faut utiliser quatre cartes de régulation dont les points froids sont fixés à 30V ;
  • les parties gauches de V3 (V3A) et V7 (V7A) sont des demi-ECC83 qui ont intérêt à être couplées avec V4A et V4B. Leurs tensions de cathode sont identiques. De la même manière, les tensions de cathode des pentodes V8 et V10 sont du même ordre de grandeur.. Le chauffage de l'ensemble de ces tube demande ainsi 1A et une carte de régulation dont le point froid est fixé à 30V ;
  • V3B et V7B sont deux demi-ECC82 qui peuvent être couplées respectivement avec les inverseurs de phase V9A et V9B. Les tensions de cathode de ces deux tubes sont respectivement 115V et 72V. Une carte de régulation avec un point froid aux alentours de 130V suffit aux 600mA requis par les filaments.

Cette modification de la répartition des tubes permet d'une part d'assurer une polarisation positive à tous les filaments de chauffage ainsi qu'une totale isolation entre les deux canaux. Le prix à payer est la présence de sept cartes de régulation juste pour l'alimentation des filaments.

Dernière constatation : le push-pull de sortie est monté en mode pentode et non en configuration ultra-linéaire. Dans un tel cas, lorsque le signal demande à l'alimentation haute tension un fort courant comme lors d'un coup de grosse caisse, l'alimentation va bien entendu le lui donner. Or cette tension, prélevée après un simple filtrage en pi derrière la haute tension, va s'écrouler durant un bref laps de temps dépendant de la constante de temps de l'alimentation.

Comme les caractéristiques d'une pentode dépendent de la tension écran, la restitution sera moyenne. Il faut noter qu'il s'agit là de l'un des facteurs qui est responsable du son rond des tubes, souvent décrié par les défenseurs des transistors. À savoir : graves mal tenus et ampleur artificielle du son.

Un bon amplificateur à tubes n'est pourtant rien de tout cela. D'une part, les triodes (comme les 300B) n'ont pas ce problème, d'autre part, il est possible de réguler la tension de l'écran de manière indépendante de la haute tension d'anode des pentodes de pusisance. Sur une pentode, un écran régulé signifie une stabilité des caractéristiques du tube, ce qui se traduit par des attaques plus franches, une dynamique accrue et des graves beaucoup mieux tenus.

Ainsi, après avoir étudié une régulation pour les filaments de chauffage, il convient d'étudier des régulations pour la haute tension des push-pull d'EL34, une seconde régulation pour les tensions de grille écran de ces pentodes de puissance et une troisième régulation pour tous les autres tubes du montage. Naturellement, il faut ces trois régulations pour chacun des deux canaux.

Circuit imprimé du régulateur

par Le Grincheux  

Pour limiter les fuites magnétiques, le transformateur utilisé sera un tranformateur torique à un enroulement primaire et deux enroulements secondaires. Le schéma du circuit devient donc :

Fig. 1 : schéma utilisant un transformateur torique à deux enroulements secondaires. Le même en grand.

Il faut ajouter à ce schéma un connecteur de mise à la terre ainsi qu'un plan de masse et une mise à la terre unique de l'axe du transformateur. Le circuit imprimé correspondant à ce schéma devient :

Fig. 2 : PCB du régulateur des tensions de chauffage des filaments. Existe aussi en grand.

Réduction du bruit

par Le Grincheux  

L'alimentation régulée présentée hier fournit une tension régulée et filtrée de bonne qualité pour les filaments de chauffage. Néanmoins, l'ajout de condensateurs sur les diodes rapides de redressement et d'une bobine sans ferrite permet de supprimer toute ronflette qui pourrait être réinjectée sur les masses par le bruit de commutation des diodes.

Par ailleurs, ces alimentations sont commandées au travers de relais. L'ajout d'un condensateur au primaire du transformateur devrait éviter de trop forts arcs électriques lors de l'ouverture du circuit. Voici donc les circuits modifiés.

Fig. 1 : alimentation des filaments des tubes de basses puissances (en grand)


Fig. 2 : alimentation des filaments des tubes de puissance (en grand)

1 2 3 4 ...5 ... 7 ...9 10