Etude d'un amplificateur Loftin & White à couplages directs




Schéma originel - Schéma envisagé



1. Idée de départ : schéma originel

Dans les années 20, c'était la phase "pionnière" de la radio : on en était encore à étudier des circuits différents afin de tester leurs performances.
C'était bien avant que l'on standardise tout et que l'on s'arrête à des circuits éprouvés comme le super-hétérodyne universellement utilisé. Cependant, pendant cette époque on a vu apparaitre des principes originaux qui pour certains, ont été utilisés encore plus tard, non pas avec des tubes mais avec des semi-conducteurs : c'est le cas des cirucits étudiés par deux ingénieurs MM Loftin et White.

Ces ingénieurs ont étudié principalement des circuits de couplage et de neutralisation, soit avec des bobinages HF compensés, soit des couplages directs, c'est-à-dire des montages dans lesquels l'anode d'une lampe est reliée à la grille de la suivante.
Voici le schéma d'un récepteur tiré d'un article de la revue "la TSF pour tous", numéro 44, daté de août 1928


Comme on peut le voir, et c'est d'ailleurs ce qui était indiqué dans l'article, le montage n'a rien de familier; on peut même, de prime abord penser que le dessinateur a fait n'importe quoi :
- l'anode des 2 premières lampes sont reliées directement à la grille des 2 dernières
- les grilles ne semblent pas polarisées
- circuit de chauffage et circuit anodique semblent mélangés

Quelques explications concernant ce schéma:
- Tout d'abord, voyons ce qui est le plus évident : le circuit de chauffage.
Les filaments des lampes sont connectés en série dans un circuit unique qui comporte des résistances. Ces résistances sont calculées pour que le courant dans le circuit soit de 100mA, qui est l'intensité de chauffage des lampes.
Il faut donc utiliser des lampes de la série "B" (B415, B438, B405, B406 ....). Bien sûr, on pourrait utiliser des lampes avec une autre intensité de chauffage mais dans ce cas, il faudrait recalculer les valeurs des réistances.
Ce faisant on s'aperçoit que pour la première lampe par exemple, la tension aux bornes de l'ensemble filament-R1 va être d'environ le cinquième de la tension totale d'alimentation, soit environ 45V.
Cette remarque vaut aussi pour la seconde lampe.
Pour la troisième lampe, cette tension sera des 3/5 de 220V, soit environ 130V

Maintenant, considérons la première lampe seule :
- sa grille est polarisée négativement (elle est reliée par la bobine d'antenne au "- filament"
- son anode est portée à un potentiel proche de +45V par la self BF qui a une résistance assez faible eu égard à l'intensité du courant anodique.
Par conséquent, cette première lampe est alimentée correctement, en détectrice par courbure de caractéristique plaque.
On obtient donc sur son anode, une tension continue de l'ordre de 40-45V, et le signal BF amplifié.

La seconde lampe, prise isolément, voit sa grille polarisée négativement aussi : elle est reliée, par la self BF au "- filament". Comme la première lampe a un débit anodique non nul, la self produit une chute de tension, certainement assez faible, ce qui fait que la grille est portée à un potentiel légèrement inférieur à celui du "- filament".
Son anode, est chargée par une résistance de quelques centaines de kiloohms, Rp, reliée à un potentiel présent sur le curseur du potentiomètre R3, variable entre 45 et 90V environ (si le curseur est à gauche, seule R2 est dans le circuit anodique, s'il est à droite, R2 et R3 sont toutes les deux dans le circuit anodique de cette lampe)
Conclusion : la seconde lampe est bien polarisée et connectée en aplificatrice de tension, à charge résistive. Le signal BF, amplifié par cette lampe, est présent sur son anode.

Enfin la troisième lampe, elle, voit sa grille portée à un potentiel assez inférieur au potentiel de son "- filament"; en effet cette lampe, une triode de puissance, doit être alimentée par une tension élevée sur son anode, mais la contre-partie est une polarisation elle-même assez élevée.
Cette polarisation doit être réglable : c'est le rôle du potentiomètre R3. Grâce à ce réglage, le potentiel d'anode de la seconde lampe est réglable. Ce potentiel dépend de la chute de tension dans Rp. Le réglage du curseur de R3 sert donc à compenser cette chute et de ménager une polarisation convenable de la dernière lampe (quelques volts en fait)
Classiquement, la charge de cette dernière lampe est le HP à haute impédance.

On voit donc que, finalement, les 3 lampes sont toutes polarisées correctement même si le montage semble bizarre. Elles procurent toutes un gain non négligeable et le circuit est donc équivalent à un amplificateur à liaisons RC équipé de 3 lampes. C'est-à-dire que le gain global est de l'ordre de 1000 (même si la triode de sortie a un gain théorique plus petit que 10, on peut espérer que celui des 2 premières triode est supérieur à 10)



2. Adaptation du circuit : schéma envisagé

Ce montage utilisait des lampes anglaises; si on veut utiliser des lampes françaises de l'époque, il faut vérifier les valeurs des composants et adapter si nécessaire.
- les lampes : en utilisant la série "B", on a bien 100mA de chauffage (à l'origine, les lampes anglaises devaient être des PM.1.HL pour les 2 premières, et une PM.1.A pour la 3°. Ces lampes étaient chauffées aussi en 100mA (mais sous 2V)
- le secteur : évidemment, pas de secteur continu aujourd'hui, mais une alim HT de labo fera l'affaire (elle devra débiter un peu plus de 100mA)
- les résistances : la chaine des 5 résistances doit faire 2000 ohm environ, comme pour le montage d'origine
- la self : un enroulement d'un transfo BF devra faire l'affaire.

Voici le schéma envisagé :


Les résistances R4 et R5 ont regroupées en une seule, de 1000 ohm. Le réglage d'origine du courant (R5) est inutile : il suffira d'ajuster la tension totale.
Toutes ces résistances doivent être bobinées car elles dissipent pas mal : 4W pour les 400 ohm, 10W pour la 1000 ohm.
J'ai eu de la chance de trouver une résistance de 400 ohm bobinée avec un collier-curseur. Sinon, j'aurais pu prendre une résistance de 390 ohm (comme les 2 autres) et un potentiomètre de 10kohm par exemple en parallèle.
Les lampes B438 ont été prélevées sur un Philips 930C, la B406 d'un poste batteries des années 20.

On peut maintenant passer à la construction d'une maquette qui servira à faire des tests ...




suite : essais de la maquette