Amplificateurs push-pull
La topologie de sortie symétrique qui a rendu possible l’amplification de puissance haute-fidélité. Du Williamson au Dynaco ST-70, le push-pull a défini une ère de l’ingénierie audio.
Pourquoi le push-pull ?
La topologie qui a rendu l’amplification de puissance haute-fidélité possible
La topologie symétrique annule les harmoniques 2, 4 et 6. Seules les harmoniques impaires subsistent, offrant un signal plus propre à haute puissance.
Deux tubes se partagent la charge. Une paire d’EL34 en push-pull peut délivrer 50 W ou plus, contre 8-12 W pour un EL34 en single-ended.
Les courants de plaque circulent en sens opposés dans le primaire du transformateur de sortie, annulant la magnétisation continue et empêchant la saturation du noyau.
L’absence de composante continue dans le noyau permet à des transformateurs plus petits de gérer plus de puissance signal. Toute la courbe B-H est disponible pour l’excursion du signal.
L’ondulation de l’alimentation est un signal de mode commun qui s’annule dans le transformateur de sortie, réduisant considérablement le ronflement résiduel.
Un push-pull en classe AB peut atteindre 60-78 % de rendement contre un plafond de 25-50 % en classe A single-ended.
Avec V̂peak = excursion crête de plaque par tube, Raa = impédance reflétée vue par un tube en SE, Raa,pp = impédance plaque-à-plaque vue par la paire en push-pull (typiquement Raa,pp ≈ 4 × Raa,SE).
Circuit push-pull
Inverseur de phase à paire à longue queue attaquant des tubes de sortie appariés via un transformateur à prise médiane
La paire à longue queue divise l’entrée en deux signaux égaux en opposition de phase. La grille 2 est reliée à la masse en alternatif ; la résistance de queue commune fixe la réjection du mode commun.
Chaque tube amplifie une moitié du signal. Quand le courant de plaque de V3 augmente, celui de V4 diminue, et inversement.
Le primaire à prise médiane combine les deux moitiés. Le courant continu s’annule (pas de saturation du noyau), tandis que le signal s’additionne de manière constructive.
Classe A vs Classe AB
Le réglage du point de polarisation détermine l’angle de conduction, le rendement et le caractère de la distorsion
Classe A (360°) : Les deux tubes conduisent pendant tout le cycle. Linéarité maximale, distorsion minimale, mais rendement limité. Le courant de repos égale le courant de signal maximal.
Classe AB (180–360°) : Les tubes se partagent le travail aux niveaux élevés. Une petite zone de croisement ajoute des harmoniques impaires mais augmente considérablement la puissance de sortie.
La distorsion de croisement se produit lorsqu’aucun tube ne conduit pleinement pendant la transition. Une polarisation correcte minimise cette encoche.
Puissance push-pull
Estimez la puissance de sortie et les conditions de fonctionnement pour les tubes de sortie PP courants
L’architecture Williamson
Le circuit de 1947 qui a défini la haute-fidélité : quatre étages avec contre-réaction globale
Cathode commune à gain élevé. Fixe la sensibilité globale et fournit le gain en tension.
La paire à longue queue produit deux signaux égaux en opposition de phase avec une faible distorsion.
Les pilotes couplés par cathode offrent une faible impédance pour attaquer les grilles de sortie.
Sortie push-pull avec contre-réaction globale pour une faible distorsion et une réponse plate.
Appairage des tubes
Le push-pull exige la symétrie. Des tubes mal appariés réintroduisent les problèmes que le PP devait résoudre.
- • Courant de repos — à moins de 5 % à la même tension de polarisation
- • Transconductance (Gm) — à moins de 10 % pour un gain équilibré
- • Résistance de plaque (rp) — affecte le partage de la charge
Polarisation fixe (ajustable) : Des potentiomètres individuels par tube permettent un équilibrage précis. Préféré dans les conceptions haute puissance (Marshall, Fender). Nécessite un ajustement périodique.
Polarisation cathodique partagée : Une seule résistance de cathode partagée auto-équilibre le courant continu mais limite le bénéfice de l’appairage. Courant dans les conceptions de moindre puissance (Vox AC30).
Polarisation cathodique individuelle : Résistances de cathode séparées pour chaque tube. Bon compromis ; chaque tube s’auto-polarise mais sans ajustabilité.
Conceptions PP classiques
Des amplificateurs emblématiques qui ont défini des époques de l’audio et de la musique
Dynaco ST-70
1959L’amplificateur audiophile éternel. Médiums chaleureux, aigus doux, rapport qualité-prix exceptionnel. Des millions d’exemplaires produits.
Williamson
1947Le premier véritable amplificateur hi-fi. A établi la norme de la conception à faible distorsion avec contre-réaction globale.
Fender Twin Reverb
1965Un monstre de headroom. Le standard studio pour le son de guitare clean. Attaque brillante et percussive.
Marshall JTM45
1962Basé sur le Fender Bassman. La naissance du son rock britannique. Saturation harmonique riche.
McIntosh MC275
1961L’amplificateur de puissance de référence. Transformateur à couplage unitaire breveté. Basses autoritaires, aigus soyeux.
Équations clés
Formules essentielles pour la conception d’amplificateurs push-pull
Testez vos connaissances
Validez votre compréhension de la conception d'amplificateurs push-pull.
Quel est le principal avantage du push-pull par rapport à la topologie single-ended ?