Schéma préampli à lampes simple à 12AX7

Ce préamplificateur à tube brille par sa simplicité de son amplification et son égaliseur Baxandall pour les basses et les aigus. Il utilise des lampes standard 12AX7 ou ECC83, des potentiomètres de valeurs identiques et deux transformateurs astucieusement montés. Cet article présente le schéma de ce préampli qui conviendra autant aux micros chant (plutôt hifi) ou aux guitares électriques où la belle saturation typique des lampes est même accessible.

Venons-en au préampli à lampes en commençant par son schéma :

Schéma du préampli à lampes ultra simple

Alimentation du préampli à tubes

Les préamplis à lampes utilisent une haute tension continue (200 ou 300 Volts) ainsi qu'une tension pour les filaments des lampes. Quel transformateur utiliser ?

Une astucieuse utilisation de deux transformateurs standard

Il est astucieux d'utiliser deux transformateurs identiques et d'utiliser le deuxième transformateur à l'envers, de façon à récréer une haute tension (230 Volts environ). On utilise ici deux transformateurs (T1 et T2) 230 V / 19 V de puissance 13 VA.

R25 est calculée de façon à obtenir une tension de 12,6 V aux bornes des filaments entre les broches 4 et 5 de l'ECC83 ou de la 12AX7.

Le potentiomètre P7 doit être tourné de façon à minimiser la ronflette.

Préampli à tubes : étage d'entrée avec 12AX7

Les signaux d'entrée (issus des microphones) ont une amplitude de quelques millivolts et atteignent peut être quelques dizaines de millivolts si on crie très fort et très près du micro ! Il s'agit de signaux faibles et donc "vulnérables" aux parasites environnants. En particulier, la présence - ou plutôt l'omniprésence - du réseau 50 Hz autour de nous apporte de diverses façons de la ronflette (le "hum"). Les signaux faibles sont autant "agressés" par le 50 Hz que les autres, mais l'ajout d'une quantité donnée de 50 Hz superposée au signal est d'autant plus importante proportionnellement que le signal est plus faible. Il faut donc que le cheminement de ces signaux soit le plus court possible et passe par des câbles blindés.

Les signaux d'entrée sont donc amenés le plus directement et le plus simplement possible aux grilles des premiers tubes (ECC83 ou 12AX7). L'impédance d'entrée est fixée par R1 et R2. Les condensateurs C1 et C2 bloquent une éventuelle composante continue et forment un filtre passe haut avec R1 et R2. La fréquence de coupure est de 8 Hz environ.

Egaliseur de type Baxandall pour le préampli à lampes

On souhaite une réponse en fréquence la plus neutre possible de type hifi, tout en réalisant un montage simple et faisant appel à une valeur commune de potentiomètres. L'égaliseur est de type Baxandall avec une réponse en fréquence neutre lorsque les réglages sont au milieu. Le premier tube U1a amplifie le signal d'entrée. Le condensateur de liaison C3 bloque la composante continue. Sa valeur doit être assez grande pour ne pas atténuer les basses et assez faible pour ne pas transférer une charge importante vers les potentiomètres. Une valeur de 100 nF ou 220 nF convient tout à fait. Sa tension doit être d'au moins 250 V.

Dans l'égaliseur Baxandall, le potentiomètre P1 ajuste les basses. Les basses sont "créées", si l'on peut dire, par l'impédance de C4 comparée à R5 et R7 (68 kOhms). Lorsqu'on mesure la tension "en haut" de C4 (entre C4 et R5), le diviseur de tension R5, C4 et R7 donnent une fraction importante de basses alors qu'à fréquences plus élevées (médiums, aigus), C4 se comporte comme un court-circuit (et donc, être "en haut" ou "en bas" de C4 ne change rien). L'impédance de P1 est élevée devant celle de C4.

Le potentiomètre P2 de l'égaliseur Baxandall dose les aigus. Sur le curseur de P2 se trouve une fraction du signal d'entrée. Selon la position du curseur de P2, une fraction variable de ce signal passe à travers C5 (100 pF) qui joue le rôle d'un filtre passe haut avec R8 et l'impédance en série vue depuis R8 (entre le curseur de P1 et la masse).

C6 est facultatif et peut être ajouté pour compenser la capacité d'entrée du tube U1b (ECC83 ou 12AX7). La capacité effective d'entrée est en effet égale à la capacité d'entrée du tube mais multipliée par le gain du montage. Ceci est dû à l'effet Miller. On peut choisir une valeur de 10 à 33 pF en fonction de la quantité d'aigus qu'on souhaite. Un essai sans C6 donne un son contenant suffisamment d'aigus.

L'égaliseur Baxandall fonctionne bien avec un signal à faible impédance de sortie. Pour éviter d'utiliser un tube en suiveur pour fournir une faible impédance de sortie, on fait le compromis d'avoir une résistance d'anode R4 assez faible. L'impédance de sortie du premier étage est égale à R4 en parallèle avec l'impédance de sortie intrinsèque du tube (12AX7 ou ECC83).

Les potentiomètres doivent être linéaires pour présenter la même résistance entre le curseur et chacune des deux broches (présenter ainsi 250 kOhms de chaque côté du curseur).

Réponse en fréquence de l'égaliseur Baxandall

Les simulations sont faites avec LTSpice IV. Les réglages de l'égaliseur Baxandall sont représentés avec les boutons de potentiomètres.

Boutons symbolisant les réglages des potentiomètres "basses" et "aigus" de l'égaliseur Baxandall

Le schéma de l'égaliseur Baxandall est ultra simple, entièrement passif et fait appel à deux potentiomètres identiques pour la simplicité. Voici le schéma de l'égaliseur Baxandall utilisé dans le préampli à lampes :

Egaliseur Baxandall : schéma ultra simple et passif

La résistance de 20 kOhms représente la résistance de sortie du montage (tube U1a du préampli). Si vous souhaitez réaliser cet égaliseur Baxandall (pour un préampli ou un ampli de guitare par exemple), il ne faut pas la mettre. Elle n'est là que pour la simulation du préampli.

On simule le réglage des basses. Les trois courbes sont obtenues en divisant le potentiomètre de 500 kOhms en :

• 500 kOhms + 0 Ohm
• 250 kOhms + 250 kOhms (position milieu)
• 0 Ohm + 500 kOhms

Egaliseur Baxandall : basses au minimum, au milieu et au maximum

La courbe bleue représente les réglages de l'égaliseur Baxandall en position neutre. Elle est idéalement totalement plate. La simulation montre un petit écart qui n'est pas du tout gênant à la pratique musicale et qui est principalement dû à l'impédance de sortie du premier étage d'amplification. Une amélioration aurait pu consister à ajouter un montage suiveur avec une lampe supplémentaire.

Les 3 courbes correspondent aux réglages des basses :

• en vert : basses à fond
• en bleu : aucun réglage (position milieu)
• en rouge : basses au minimum

On fait de même pour les aigus de l'égaliseur :

Egaliseur Baxandall : aigus au minimum, au milieu et au maximum

On peut encore voir la réponse en fréquence de l'égaliseur lorsque les basses sont au maximum et les aigus au minimum, et vice versa :

Egaliseur Baxandall : réglage opposé des basses et des aigus

Et lorsque les basses et les aigus sont tous les deux au minimum ou au maximum :

Egaliseur Baxandall : réglage des basses et des aigus au minimum et au maximum tous les deux

On constate que les médiums sont très peu influencés par les réglages de l'égaliseur : c'est ce qu'on souhaite.

Etage à tube (12AX7 ou ECC83) : étage de sortie

Le second étage donne un gain supplémentaire. Il est identique au premier étage. C5 bloque la composante continue et P5 permet de régler le volume du montage.

R27 et R28 permettent simplement un mixage des deux préamplis si on souhaite réaliser un préampli à deux voies.

Préampli à lampes ultra simple à 2 voies indépendantes