Conversion ampli à tubes 8417 vers EL34

Les modifications nécessaires pour utiliser des EL34 à la place des 8417 sont présentées ici. Même si les EL34 ne sont pas directement compatibles avec les 8417, il est en effet possible de remplacer une paire de 8417 par une paire d'EL34 en faisant quelques modifications sur l'amplificateur concerné. Il existe une seule différence de brochage facile à adapter : la plus grande difficulté se trouve dans la diminution de la puissance de l'ampli pour ne pas surcharger les EL34. En effet, les EL34 sont moins puissantes que les 8417 et, en fonction des tensions d'alimentation, il n'est pas prudent de conserver la même puissance pour l'amplificateur.

La différence de brochage 8417 / EL34 est présentée ci dessous, ainsi qu'un exemple d'ampli de guitare utilisant des tubes 8417 qui ont été remplacés par des EL34.

Brochage des tubes 8417 et EL34

Voici les brochages des tubes 8417 et EL34 :

ampli tube lampe 8417 EL34 schema

Brochages des lampes 8417 et EL34

Contrairement à la 8417, l'EL34 ne possède pas de connexion entre grille G3 et cathode. Il faut donc ajouter une connexion entre grille G3 et cathode pour adapter un ampli. Cela revient à connecter les broches 1 et 8 pour la conversion 8417 vers EL34.

Conversion 8417 vers EL34 : diminuer la puissance de l'ampli

Les lampes EL34 sont moins puissantes que les 8417 et ne pourront ainsi pas fournir la puissance d'origine. La conversion 8417 vers EL34 peut ainsi se faire mais à condition de respecter les caractéristiques électriques des EL34 qu'on souhaite monter. Par ailleurs, il est probable que le transformateur de sortie ne sera pas modifié.

Le courant de repos des EL34 devra être ajusté.

Caractéristiques électriques des 8417 et EL34

Pour préciser en quoi les tubes El34 sont moins "puissants" que les 8417, voici les principales caractéristiques maximales de ces deux lampes :

Puissance dissipée par l'anode : 25 Watts (EL34) et 35 Watts (8417)

Courant maximal dans la cathode : 150 mA (EL34) et 200 mA (8417)

Tension maximale sur la grille écran (G2) : 450 Volts (EL34) et 500 Volts (8417)

Capacité d'entrée : 15,2 pF (EL34) et 22 pF (8417)

Il est donc prudent, dans la mesure du possible, de réduire la puissance de sortie de l'ampli. Le plus efficace consiste à diminuer la tension d'alimentation, en particulier pour les grilles écran des EL34.

Conversion d'un ampli de guitare : 8417 vers EL34

Adaptation de l'ampli avec lampes 8417 vers EL34

L'ampli CMI SG610 sert d'exemple à une conversion de lampes 8417 vers EL34. On ne peut pas monter directement des EL34 à la place des 8417, différentes modifications sont nécessaires. Ci-dessous, les explications sur cette adaptation ainsi que le dimensionnement des résistances mises en jeu.

ampli guitare à lampes EL34 8417

Ampli de guitare CMI SG610 avec lampes 8417

Alimentation des EL34

Les EL34 sont utilisées en push pull pour piloter le transformateur de sortie. Le but de la restauration de l'ampli SG610 n'est pas de conserver la puissance de sortie élevée (100 Watts) qu'offraient les tubes 8417. L'alimentation des 8417 reposait sur une tension de 600 Volts obtenue par un doubleur de tension. Il est ainsi possible de supprimer cet étage de doubleur de tension. La tension d'alimentation est ainsi diminuée à 300 Volts. Cela permet une utilisation prudente, fiable et offrant une belle longévité à des EL34 qui ne sont pas "poussées" au maximum de leur tension de plaque. Les données (sur les caractéristiques maximales "maximum ratings") varient en effet un peu d'un constructeur à l'autre et l'utilisation en push pull d'un tube impose le fait qu'à pleine puissance, la tension instantanée aux bornes du tube (la tension de plaque) atteint deux fois la tension d'alimentation. Ceci est dû à l'opposition de phase entre les deux demi-primaires du transformateur de sortie. Ce fait est peu mentionné dans les différentes conceptions d'amplis à lampes. Il est intéressant de savoir qu'un ampli à lampes push pull alimenté en 600 Volts présentera une tension instantanée crête allant jusqu'à 1200 Volts ou presque sur la plaque du tube. Ce phénomène est accentué si aucun haut-parleur n'est branché puisqu'aucune consommation n'a lieu et que la tension d'alimentation ne chute ainsi alors pas.

On peut ainsi considérer qu'en alimentant les EL34 avec 300 Volts au lieu de 600 Volts, on fait le choix de la prudence.

Diminuer la puissance de l'ampli

Si on ne peut pas diminuer la tension d'alimentation de l'étage push pull, on peut utiliser la sortie 4 Ohms au lieu de la sortie 8 Ohms : la tension y est 30 % plus faible. La puissance maximale délivrée au haut-parleur sera ainsi réduite de 50 % et les lampes seront moins sollicitées et donneront moins de courant au transformateur de sortie. On peut aussi connecter un haut-parleur de 16 Ohms sur la sortie 8 Ohms plutôt que sur la sortie 16 Ohms.

Exemple de tensions de sortie à pleine puissance

On peut obtenir aux bornes des sorties 4, 8 et 16 Ohms du transformateur de sortie d'un ampli de 25 Watts RMS :

  • Sortie 4 Ohms : 10 Volts (P = 10² / 4 = 25 W)
  • Sortie 8 Ohms : 14 Volts (14,142 V théoriques) (P = 14,142² / 8 = 25 W)
  • Sortie 16 Ohms : 20 Volts (P = 20² / 16 = 25 W)

Plus l'impédance prévue est faible, plus faible est la tension de sortie. En branchant un haut-parleur d'impédance plus élevée, on n'exploite pas le courant disponible en sortie, ce qui permet de réduire la puissance de sortie et la sollicitation des lampes de l'étage de sortie.

Polarisation des EL34

Le réglage du courant de repos des EL34 se fait par ajustement de la tension continue (négative) appliquée à la grille G1 et mesure du courant. On mesure le courant de cathode par la lecture de la tension aux bornes de la résistance de 1 Ohm insérée en série avec la cathode (entre cathode et masse). La simple loi d'Ohm avec une résistance de 1 Ohm donne le rapport que 1 mV aux bornes de la résistance correspond à 1 mA.

La mesure au voltmètre doit se faire avec la plus grande prudence. En effet, même si on mesure ici des millivolts, la haute tension 300 Volts est toute proche.

L'usage consiste à fixer le courant de repos pour obtenir 50 à 70 % de la puissance nominale dissipée par la lampe (ici, une EL34 fait 25 Watts). Pour garantir une meilleure longévité, on peut choisir la plus faible valeur (ici 50 %) ou même un peu moins.

Pour que l'EL34 dissipe 12 Watts (50 % de ses 25 Watts), on doit fixer le courant de repos à :

12 W / 300 V = 40 mA

Aux bornes de la résistance de 1 Ohm, on doit ainsi lire 40 mV environ. La tension de grille est alors d'environ -25 V.

ampli push pull tube transformateur

Courant de repos dans les EL34 (borne rouge du multimètre sur la cathode, borne noire reliée au châssis)

courant repos bias ampli lampe 6l6 el34

Mesure du courant de repos dans les EL34 : 42 mV correspondent à 42 mA aux bornes de la résistance de 1 Ohm

Avec un montage en pentode et une tension d'alimentation de 300 Volts environ, la tension de grille se situe autour de -25 Volts.

Avantage d'un courant de repos plus bas : fiabilité, longévité, remplacement des tubes

On peut faire le choix de régler le courant de repos à une valeur un peu plus faible. A part réduire l'échauffement des EL34 et gagner en longévité, fiabilité (et consommation électrique...), cela permettra de ne pas risquer un courant de repos trop élevé après un remplacement de tube EL34 sans nouveau réglage du courant de repos (re-biasing). En effet, la tolérance sur les tubes fait que chaque tube possède un réglage un peu différent et qu'il serait malheureux qu'une nouvelle EL34 fonctionne à un courant de repos excessif.

Montage du tube EL34 en pentode

Le tube EL34 peut se monter en triode, pentode ou en mode ultra linéaire. Le transformateur de sortie n'ayant pas de point intermédiaire, il reste le choix de la triode ou de la pentode (connexion de la grille 2). On choisit ici le montage de l'EL34 en pentode parce que cela permet une puissance de sortie plus grande et un gain plus élevé que le montage en triode. Le montage de l'EL34 en pentode correspond à la grille 2 connectée à la tension continue d'alimentation (ce qui était le cas avant modification de l'ampli) :

schema pentode EL34 8417 ampli

Montage du tube EL34 en pentode

Résistance de grille (G1) "grid stopper" pour EL34

La grille de contrôle (G1) des tubes a besoin d'une résistance série appelée la résistance de grille ("grid stopper resistor" ou simplement "grid stopper"). Cette résistance n'a pas pour but d'atténuer le signal mais de limiter d'éventuelles instabilités à hautes fréquences. En effet, la capacité de la grille forme un filtre passe bas avec la résistance de grille, limitant les hautes fréquences et donne une meilleure immunité contre les radio fréquences environnantes. De plus, de longs fils de connexions de la grille peuvent constituer une inductance parasite (proportionnelle à la longueur du fil) et créer ainsi un circuit LC résonant avec la capacité de grille.

La résistance de grille ne doit pas être trop grande, sous risque de limiter la bande passante audio (limiter les aigus) et de pas suffisamment maintenir le potentiel de la grille : la résistance totale (résistance de grille en série avec les résistances de polarisation, potentiomètres, etc) entre la grille et la cathode serait alors trop grande (une valeur courante maximale à ne pas dépasser est de 220 kOhms pour les tubes EL34).

Les résistances de grilles doivent être placées au plus près des supports des tubes pour que la connexion de la grille soit la plus courte possible et fasse le moins antenne possible, ce qui garantit une meilleure immunité aux parasites. On peut les souder directement sur la broche 5 des supports de tubes.

résistance grille ampli lampe tube el34 6l6

Résistane de grille de 10 kOhms montée au plus près du tube

Quelle valeur choisir ?

On peut trouver dans des amplis Fender des résistances de grille de 5,6 kOhms pour les EL34. Dans l'ampli Dynacord Eminent II, la résistance de grille est de 15 kOhms.

Ampli à lampes EL34 Dynacord Eminent II : réparation

En pratique, jusqu'à 100 kOhms, il n'y a pas d'atténuation sensible des aigus.

Si la valeur est trop faible, des oscillations parasites peuvent se produire. On peut alors constater des sons étranges dans le haut-parleur ou encore un rougeoiement des plaques ("red plating") alors même que les courants de repos sont corrects. Ce phénomène doit alerter : une instabilité a lieu !

La résistance de grille (G1) est donc un compromis et peut être fixée ici à 10 kOhms.

grid stopper resistance EL34 ampli schema

Schéma de la résistance de grille (G1)

Résistances de grille écran (G2) "screen resistor" : filtrage et résistances

Pour éliminer la ronflette audible dans le haut-parleur, la tension sur les grilles écran doit être bien lissée. Pour cela, on réutilise l'inductance (notée "T-2" sur le schéma de l'ampli). Elle forme un filtre en pi avec le condensateur 47 uF 400 V.

Les résistances de grille écran ("screen resistor") sont choisies en fonction de différents paramètres. Plus la résistance de grille écran est élevée, plus la chute de tension est importante sur la grille écran. Ceci se produit lorsque le courant d'anode est important, donc proche de la saturation. Une grande valeur de résistance de grille écran réduit le gain à fort volume, et offre une distorsion plus progressive ("soft clipping").

Une résistance de grille écran plus faible donne un son plus dynamique.

On fait le compromis d'une résistance de grille écran de 1 kOhm 5 Watts pour un tube EL34 utilisé en pentode.

Cette valeur est utilisée couramment.

schema ampli EL34 grid screen

Schéma de la résistance de grille écran (G2)

En montage triode, la valeur usuelle est plutôt de 100 Ohms.

Grille G3 de l'EL34 : connexion à la cathode

La grille G3 (broche 1) est reliée directement à la cathode K (broche 8). Les broches 1 et 8 sont à relier ensemble (modification par rapport à la lampe 8417).

ampli lampes schema simple EL34

Schéma de connexion de la grille (G3) reliée à la cathode

Alimentation du préampli (12AX7)

Le préampli est fait de deux étages d'amplification basés sur une 12AX7. Etant donné que l'alimentation de cet étage à 12AX7 est passée de 600 à 300 Volts, la résistance (R82) qui va au condensateur d'alimentation de la 12AX7 doit être diminuée pour limiter la chute de tension à ses bornes. On peut ainsi la diminuer à 100 kOhms : la tension d'alimentation du préampli se situe alors à 250 Volts environ.

Schéma de la conversion 8417 vers EL34

Pour réaliser la conversion des tubes 8417 vers EL34, les modifications suivantes ont été réalisées :

  • connexion de la broche 1 à la broche 8 pour les EL34
  • diminution de la tension de plaque de 600 Volts à 300 Volts (remplacement du doubleur de tension par un pont de diodes classique)
  • filtrage pour la tension des grilles écran (G2) : utilisation de l'inductance de lissage T-2
  • réglage du courant de repos à 40 mA (ou un peu moins) et suppression d'une résistance (R80) dans le circuit de polarisation (bias)
  • modification des résistances des grilles G1 et G2
  • modification de la résistance (R82) pour alimenter le préampli

Le schéma global qui récapitule les modifications apportées à l'ampli SG610 pour la conversion des tubes 8417 vers EL34 :

schema simple ampli lampes EL34 conversion

Conversion de l'ampli SG610 des tubes 8417 vers EL34

L'ampli SG610 fournit une tension négative de -30 Volts qui sert au circuit de polarisation des grilles des EL34. Avec le potentiomètre de réglage, on ne pourra donc pas aller en dessous de -30 Volts. Si cette tension n'est pas suffisante et qu'il n'est pas possible de régler le courant de repos à une valeur suffisamment faible, on pourra ajouter un étage doubleur de tension pour obtenir -60 Volts. Il sera alors possible de fixer la grille à -35 ou -40 Volts si l'EL34 utilisée a besoin de cette polarisation là.

Références

Etudes des tubes audio :Morgan Jones, Valve Amplifiers

Montage de la résistance de grille au plus proche du support de tube :Gerald Weber, Tube Amp Talk for the Guitarist and Tech, 1997

Résistance de grille des EL34https://www.aikenamps.com/index.php/grid-resistors-why-are-they-used

Montage d'amplis à lampe :Rainer Zur Linde, Build Your Own AF Valve Amplifiers: Circuits for Hi-fi and Musical Instruments

Connexion du tube EL34 :https://www.diyaudio.com/forums/tubes-valves/90434-connect-el34-pentode-triode-100ohm-resistor-plate-g2.html