Premier étage de gain
On utilise une ECC83/12AX7, c'est une lampe à 3 fois 3 éléments (double triode) : deux anodes (plaques), deux grilles (qui contrôlent le courant qui passe dans la lampe et sur lesquelles on applique le signal) et deux cathodes. Voilà un joli petit dessin pour décrire rapidement ce qui se passe dans une lampe (une simple triode).
First gain stage
Using an ECC83/12AX7 dual triode, a tube with 3 times 3 elements: two anodes (plates), two grids (that control the current that flows through the tube and on which we put the signal) and two cathodes. Here is a nice little drawing to show how it works basically within the tube (a single triode).
L'anode est le pôle positif de la triode, et la cathode son pôle négatif. Le curant se déplace du positif au négatif, c'est-à-dire de l'anode à la cathode. Par contre, les électrons se déplacent du pôle négatif au pôle positif.
The anode is the positive pole of the triode, the cathode is the negative pole. Current flows from positive to negative, i.e. from the anode to the cathode. On the contrary, electrons flow from negative to positive.
On doit mettre une charge sur la cathode. Pour calculer cette résistance, on utilise la loi d'Ohm. Pour une ECC83, le courant I est de 1mA et la tension V est de 1.5 V.
R=V/I=1.5/0.001=1.5 kOhms de résistance de charge, connectée au châssis.
De cette manière, avec 0 V sur la grille, celle ci semble négative du point de vue de la cathode (elle est 1.5 V plus négative). Plus il y a de courant qui passe à travers la résistance, plus la grille devient "négative", donc une partie du courant est bloquée par la grille. Au contraire, si peu de courant passe à travers la résistance la grille paraît moins négative, le courant est donc peu bloqué par celle-ci et peut rejoindre la plaque. C'est ce qu'on appelle un "cathode bias"
We must load the cathode. To calculate the cathode resistor we just use Ohm's law. For an ECC83, current (I) is 1mA and voltage (V) is 1.5V.
R=V/I=1.5/0.001=1.5kOhms load resistor, connected to the ground bus.
This way, with 0V on the grid, the grid looks negative from the cathode point of view (it is 1.5V lower than the cathode). If more current tries to flow through the resistor, then the grid will look more negative and stop part of the current flow through the tube. On the contrary, if there is little current flow, the grid will look less negative and more current will flow through the tube up to the plate.
This is a cathode bias.
Occupons-nous de l'alimentation de la plaque. Le transformateur de puissance fournit 500 V après l'étage de lissage de tension. On a besoin de seulement 250 V pour alimenter la plaque, il faut donc construire un pont diviseur de tension, comme celui de ce schéma.
Let's now have a look at the plate power supply. The power transformer delivers 500V after the smoothing stage. We need only 250V to feed our plate, we hence need to build a potential divider, according to this schematic.
R1 et R2 sont en parallèle et forment un pont diviseur, et doivent avoir la même valeur car on veut que la tension soit divisée par 2.
On décide de manière arbitraire que 5mA traversent R2. Avec la loi d'Ohm, R2=250/0.005=50K, dont la valeur standard la plus proche est 56K.
Si on calcule rapidement la puissance dissipée par R2, on obtient P=V.I=250x0.005=1.1W, c'est bien trop. Si on double la valeur de la résistance on peut dissiper deux fois plus de puissance, on choisit alors une 110K. Facile, non ?
Le condensateur quant à lui est un 16µF.
R1 and R2 are in parallel and therefore make a potential divider, so they need to be the same value because we want the voltage to drop by a half.
Let's decide arbitrarily that we need 5mA to go through R2. With Ohm's law, R2=250/0.005=50K, the nearest standard value is 56K.
If we do a quick calculation of the power dissipated through R2, we have P=VxI=250x0.005=1.1W, which is too large. If we use a resistor that's two times bigger, then we can dissipate twice as much power, let's hence choose a 110K resistor. Very easy, isn't it?
For the capacitor, we used a 16µF.
Le premier étage de gain n'utilise qu'une demi-lampe, c'est pourquoi seulement 3 broches sont connectées sur l'embase.
The first gain stage uses only half a tube, this is why only 3 pins are connected on the socket.
Nous avons branché l'ampli à l'oscilloscope pour observer l'entrée et la sortie de cet étage d'amplification. A la sortie, le signal est bien amplifié, mais aussi en opposition de phase. La phase sera rétablie après le second étage d'amplification.
Nous avons aussi mesuré la tension sur la plaque, 210 V au lieu de 250 V. Quand nous avons estimé le pont diviseur de tension, nous avons négligé la "résistance de plaque" de la lampe, en parallèle avec R1 et R2. La résistance totale est est plus importante, nous avons donc une tension plus basse.
We connected the amp to the oscilloscope to take a look at the input and output signal of this gain stage. On the output, the signal is definitely bigger, but also phase-inverted. It will be back in phase after the second gain stage.
We also measured the plate voltage, which dropped to 210V instead of 250V. When we estimated the potential divider, we overlooked the "plate resistor" of the tube which is in parallel with R1 and R2. The total resistor is larger, we therefore have a lower voltage here.