Constructeurs d'amplis à tubes qui veulent un vrai Studio : concevoir tout régulateur à tubes depuis le cahier des charges, simuler, diagnostiquer et exporter.
Vous apprendrez
→Comparer toutes les topologies de régulateurs à tubes sur un banc commun
→Maîtriser la physique des tubes VR à cathode froide, l'empilement et le ballast
→Concevoir des régulateurs série + ampli d'erreur avec Zout, ripple et stabilité prévisibles
→Diagnostiquer les pannes en direct (oscillation, sag, ronflement, non-amorçage) avec l'assistant interactif
→Exporter des rapports Markdown + des netlists SPICE branchés aux modèles Koren d'Ampera
Gain de boucle T, β, diviseur R1/R2, condensateur de bypass AC, atténuation du ripple en dB.
Le Module 04 a verrouillé Vout contre les dérives du secteur, mais Zout vaut toujours 1/gm et l’atténuation d’ondulation plafonne dans la dizaine de dB. Ajouter un amplificateur d’erreur ferme la boucle : tout écart de Vout par rapport à la consigne est amplifié, inversé, puis réinjecté dans la grille du tube série. Le formalisme est identique à celui d’une contre-réaction d’amplificateur opérationnel — à ceci près que les tubes sont plus encombrants.
Zout,bf = Zout,bo / (1 + T) — impédance de sortie en boucle fermée.
L’atténuation d’ondulation suit le même facteur. Un gain de boucle T = 50 abaisse Zout et l’ondulation de 34 dB chacune. Avec Aol = 100 et un diviseur de retour β = 0,5 (Vref = Vout/2), on part sur T = 50.
Σ DémonstrationSérie + ampli d’erreur (classique) — math en boucle fermée
Le diviseur R1/R2 échantillonne V_out et l’applique à la grille de l’ampli d’erreur, dont la cathode est sur V_ref. Tout écart (V_out·β − V_ref) est amplifié par A_ol, inversé sur la grille du tube série, et compense la variation.
Fraction de retour (DC, sans bypass AC) :
Gain en boucle ouverte de l’ampli d’erreur triode en attaque cathode :
Gain de boucle :
Impédance de sortie en boucle fermée :
Atténuation du ripple (dB) :
Régulation de ligne (DC) :
ConceptL’astuce du condensateur de bypass AC
On place un condensateur de 100 nF aux bornes de R1(résistance haute du diviseur) : on découple ainsi le point de fonctionnement AC et le point de fonctionnement DC. Aux fréquences audio, le condensateur se comporte comme un court-circuit, β remonte de 0,5 à 1, et Tac = Aol indépendamment du rapport en continu. On gagne ainsi près de 20 dB d’atténuation d’ondulation, gratuitement.
ConceptVariante cathode commune — davantage de gain de boucle
On remplace la triode d’erreur (12AX7) par une pentode (EF86), toutes deux en cathode commune. La cathode est calée sur Vrefpar le tube VR — d’où le nom historique « cathode commune » — et la grille reçoit Vfb. Le gain ouvert monte à Aol ≈ 80–150, la pentode n’étant plus plafonnée par µ comme la triode (≈ µ ≈ 60–100), au prix d’un pôle supplémentaire à compenser.
AttentionPlus de gain de boucle, moins de marge de phase
Chaque décibel de gain de boucle supplémentaire remonte la fréquence de coupure et grignote la marge de phase. Un T = 100 donne certes une Zout superbe, mais si l’on accroche un Cload de 47 µF en sortie, on récupère le tout sous forme de rebond (ringing) ou, pire, d’oscillation franche. Le chapitre 8 traite la compensation correspondante.
Curseurs sur Vout, Vref, Aol, R1, R2, et activation/désactivation du bypass AC : lecture en temps réel du gain de boucle T, de Zout,bf et de l’atténuation d’ondulation en dB.
Écoutez l’ondulation résiduelle de chaque topologie passer de 800 mV brut à quelques µV : le hum à 120 Hz s’efface progressivement à mesure qu’on referme la boucle.
Vérifiez vos acquis
En boucle ouverte, Z_out vaut 70 Ω. Avec un ampli d’erreur de µ = 100, V_out = 300 V, V_ref = 150 V et un bypass AC sur le diviseur, quelle est la Z_out en boucle fermée vue en alternatif ?