Etude d'un émetteur PO sur planche à pain





Câblage



Circuit de chauffage
Amplificateur BF
Préamplificateur BF
Oscillateur






13. Circuit de chauffage

Passons maintenant au câblage de tous les composants.
La planche était rangée verticalement, pour prendre moins de place :


pratique ce support improvisé ...

Le câblage se fait par le dessous :





Circuit de chauffage des lampes : choix du principe

Les lampes américaines de type 01A sont chauffées nominalement sous 5V (0,25A). Cependant, elles fonctionnent déjà très bien avec seulement 3V.
A l'origine, sur les récepteurs, on insérait un rhéostat en série avec 2 ou 3 lampes afin de pouvoir régler le gain de l'étage : c'était la seule solution qu'on avait trouvé pour régler le volume sonore, par exemple !
Je n'avais pas en stock de quoi refaire 2 rhéostats, j'ai donc décidé de remplacer chaque rhéostat par un régulateur série commandé par un potentiomètre plus facile à trouver.

Qui dit régulateur série dit soit un circuit intégré spécialisé, soit un montage à transistors. Dans les deux cas, il faut de la "réserve" de tension : le circuit régulateur spécialisé demande au moins 3V à ses bornes pour bien réguler.
Le transistor lui, demande moins, mais il perd 0,6V dans sa jonction base-émetteur ...
Cela voudrait dire qu'il me faudrait soit 8V avec un circuit intégré comme le LM317, soit près de 6V pour un transistor.

Autre problème : les potards que j'ai choisis (pour le petite taille) fond 2200 ohm, au mieux, on aura 1 mA dans la base du transistor de régulation. Or, ce transistor devra fournir 0,5A (2 lampes).
Il faudrait donc trouver un transistor ayant un hFE de 500 ! Autrement dit, un Darlington. Sauf qu'un Darlington, ce sont 2 transistors, donc 2 fois 0,6V perdus dans les jonctions BE; il me faudrait donc plus de 6V ...

Une solution élégante est de chauffer 2 lampes en série : dans ce cas, il faut 10V au maximum et si on part d'une alim 12V, très commune, on s'en sort !

Voici le schéma que je me propose de câbler :


Chauffage série des lampes

La tension aux bornes de R6 et de R7 est de 5V environ. Cela veut dire que la tension de base de T1 et de T3 peut varier de 5V à 12V. Comme 1,2V sont perdus dans les jonctions BE des transistors, les tensions de sorties pourront varier de 3,8 à 10,8V.
Chaque filament de lampe pourra donc être chauffé entre 1,9 et 5,4V. Bon, c'est théorique. Il faut ajouter les pertes dans les fils, et puis à "fond", les transistors T2 et T4 sont presque saturés, leur gain diminue et je pense qu'on n'obtiendra pas les 10,8V ...


Circuit de chauffage des lampes : réalisation

Le "gros" du circuit se situe sous la platine rhéostats, seuls les transistors T2 et T4 seront installés sous la planche. Il y a donc 2 transistors, 2 condos, 2 résistances et quelques fils à câbler :




3 vues de la platine câblée

Evidemment, les fils de connexions sont rassemblés pour pouvoir passer par la découpe de la planche :


repérage des fils (bT2 = base de T2)
+12 alim est l'arrivée du 12V provenant de l'alimentation extérieure. +12/K est le 12V après la tirette M/A.

Il faut maintenant raccorder tout ça :



Les transistors de puissance sont fixés sur un petit dissipateur découpé dans du profilé alu (13x10x20). Notez les agrafes pour retenir certains fils.
Les sorties des transistors de puissance (leur émetteur) sont +A(V1V2) pour les lampes BF et +A(V3V4) pour les lampes HF (vers la droite de l'image).
La connexion de "masse", c'est-à-dire le pôle des alimentations référence des potentiels est assurée par un fil de cuivre nu de 1,5mm² (fil lumière duquel j'ai enlevé l'isolant).
Entourées en noir, 2 des 5 vis en laiton qui servent de bornes de raccordement des alimentations, situées près du trou par lequel le câble d'alim passera.




Flèches noires : fil de masse en cuivre
Flèche verte : +chauffage des lampes BF
Flèche violette : +chauffage des lampes HF


Circuit de chauffage des lampes : vérification du fonctionnement

Et bien ça marche : les boutons règlent bien les tensions de chauffage, les lampes s'allument plus ou moins, tout est ok :


cliquez sur la photo pour voir une vidéo

J'ai mesuré les tensions de sorties, elles varient de 3,5V à 10,5V (avec une tension d'alim de 11,9V)





14. Amplificateur basse fréquence

Principe :

Son rôle est d'amplifier le signal BF issu d'une source haut niveau (1 Volt) afin de créer une tension continue variable destinée à alimenter l'étage de puissance HF d'antenne.

Voici son schéma de principe :


ampli BF

On a juste 2 triodes montées en ampli "RC" c'est-à-dire à résistances et liaisons capacitives, sauf V2 dont la charge est une self, dite self de modulation, qui permet d'obtenir une tension variable centrée sur la tension d'alimentation +B2.


Câblage et mesures de l'ampli BF :

Le câblage de ces composants ne présente aucune difficulté :


C8 n'a pas été câblé pour l'instant.

Pour caractériser cet ampli, voici ce qu'il faut faire :


endroits des mesures à effectuer

Il suffit d'injecter en E un signal sinusoïdal de 1V d'amplitude (donc 2Vpp) par exemple et de mesurer l'amplitude aux points X1 (sortie premier étage) et X2 (sortie de l'ampli) :


sortie X1. On a un gain de l'étage un peu supérieur à 6




sortie X2. On a un gain total de l'ampli de l'ordre de 50

J'ai indiqué sur le schéma suivant les amplitudes relevées ainsi que les tensions continues :


Tensions continues et alternatives relevées

On remarquera que j'ai alimenté l'ampli par 2 tensions de valeurs différentes (50 et 100). Cependant ces valeurs ne sont pas critiques : j'ai pu faire varier +B1 de +40 à +70V et +B2 de 80 à 130V sans trop de changement sur le gain total de 50.
Pour obtenir ces résultats, la tension de chauffage était réglée à +7V (au lieu de 10V), cela veut dire que chacune des lampes était sous-chauffée à 3,5V. Le gain de 50 obtenu n'a pas augmenté en augmentant le chauffage, donc on peut se contenter de cette valeur !
On remarquera également que ces valeurs obtenues sont compatibles avec la polarisation de V2. Je m'explique : la tension alternative présente en X1 a une amplitude de 6,2V environ. La tension la plus "basse" du filament de V2 est 3,5V. Le signal va donc "clamper" sur cette valeur et le signal sur la grille de V2 va donc varier de +3,5 à -9V environ.
Et effectivement, c'est bien ce que j'obtiens et on a une polarisation moyenne de -3V environ, entrainant un courant d'anode assez faible, de moins de 10 mA.

Enfin, la tension de sortie varie donc entre +50 et +150V. Si l'étage HF est linéaire, on peut espérer avoir un taux de modulation de 2/3 (66%) ce qui permet de prévoir un peu de marge pour les pointes de tension ...

J'ai également relevé la bande passante à -3dB. Le principe est le suivant :

- vers 1 à 3kHz, on mesure l'amplitude de sortie pour un signal d'entrée donné (par exemple 100Vpp)
- on diminue alors la fréquence pour obtenir 71Vpp (ce qui correspond à une perte de -3dB). La fréquence obtenue est "la fréquence de coupure basse"
- on augmente la fréquence pour obtenir la même amplitude. La fréquence ontenue est "la fréquence de coupure haute"

Résultat : [100Hz;22kHz]

Pas mal, le 100Hz ... ça, c'est grâce à la grosse self. En revanche, 22kHz, c'est un peu fort; on peut se contenter de 10-15 kHz. J'ai donc ajouté un petit condo pour couper avant 22kHz :



condo C13 de coupure haute

Résultat : [100Hz;12kHz]. Parfait, je laisse comme ça.


Bornes d'entrée BF :

Bon, l'ampli est opérationnel. Il n'y a plus qu'à installer les bornes d'entrée. J'ai utilisé de la visserie laiton :


A : tiges filetées M4, L=60 mm. B : rosaces. C : écrous moletés M4
1 : tiges filetées coupées à 50 mm. 2 : rosaces percées et taraudées à M4x0,70. 3 : écrous M4. 4 : une borne assemblée.


J'ai préparé les 4 bornes, pour l'instant je n'en utilise que 2, les 2 autres sont pour les connexions d'antenne et de terre :




La liaison BF de la borne "chaude" au condo C4 se fait par coaxial :


Entourées en noir : connexions de masse. En rouge : connexions "chaudes"





15. Préamplificateur basse fréquence

J'ai essayé l'ampli en lui injectant une source bas niveau : j'ai essayé un lecteur MP3 et un smartphone. Le niveau est bien sûr bien trop faible.
Même si cet ampli est "normalisé" pour un signal BF haut niveau (issu d'un tuner ou d'une table de mixage), je préfère prévoir un petit préampli BF qu'il suffira d'insérer entre la source bas niveau et l'entrée de l'ampli.

Pas question de faire ça avec une autre lampe (encore que ...), je vais utiliser un transistor. Le montage sera alimenté par l'alimentation générale de chauffage (12V). Il suffira donc de prévoir un accès sur celle-ci et munir le préampli d'un fil terminé par une fiche.
Voici son schéma :


Préamplificateur BF

J'ai réglé le gain à 25, ce qui est amplement suffisant. Le montage sera intégré dans un petit boitier, muni d'une part d'un câble terminé par un jack stéréo à brancher sur la source, de 2 fils à connecter sur les 2 bornes d'entrée de l'ampli BF et d'un fil muni d'une fiche à connecter sur l'alimentation (ou sous la planche, à voir)
Pour l'alimentation, vu que le montage consomme 1mA environ, on pourrait même imaginer qu'on l'alimente par une pile de 9V ...
Evidemment, ce préampli procure un gain très confortable et j'ai pu écouter ce que ça donnait en mettant en parallèle sur S1 un HP haute impédance.





16. Oscillateur maitre

C'est l'oscillateur de porteuse constitué de V3. Voici son schéma :


Oscillateur
V4 ne sert pour l'instant que pour fermer le circuit de chauffage ...
Le transfo T1 est une réplique de transfo HF de AK10, voici le détail des bobinages :



Le câblage est simple. Cependant, si l'oscillation ne part pas, c'est qu'il faut croiser un des bobinages :


Câblage autour de V3 et T1
C8 est maintenant câblé. Le fil rouge est connecté à la borne +B1 (50V)

Voici quelques oscillogrammes des tensions de grille (en haut) et d'anode (en bas) suivant 3 réglages de CV1 :




Variation de la fréquence selon le réglage de CV1

Puis des oscillogrammes suivant le réglage de chauffage :




Variation de l'amplitude de tension sur la grille suivant le réglage de chauffage

On remarque que l'oscillation ne démarrer que pour une tension de chauffage de 2,7V (sur chacune des lampes V3 et V4, donc 5,4V en sortie de T4).
L'amplitude augmenter progressivement jusqu'à une tension de chauffage de 3,5V environ; ensuite, de 3,5V à 4V, cette amplitude varie beaucoup moins.
Au-delà de 4V et jusqu'aux 5V nominaux, l'amplitude ne varie plus.

On remarquera que l'amplitude sur l'anode est près de 9 fois moins grande, ce qui est normal vu le rapport des nombres de spires de T1 (9 justement)
Voici un oscillogramme montrant les signaux sur la grille et l'anode avec les maplitudes (Chauffage = 3,5V et CV1=50%) :


Amplitudes relatives des signaux de grille et d'anode

J'ai reporté sur le schéma les mesures effectuées :


Oscillateur : mesures
La tension négative d'auto-polarisation est un bon indicateur de la qualité de l'oscillation.






à suivre ....