Le Philips AM/FM B4F75A

Par Daniel Maignan

Cette publication intéressera les lecteurs passionnés par les techniques de la radioélectricité.
Dans les lignes qui suivent, vous trouverez le compte rendu de dépannage d’un poste de salon, le Philips AM/FM mis sur le marché en 1957, le B4F75A.
Celui-ci dormait depuis quelques années sur une étagère, dans l’attente d’une petite restauration cosmétique et surtout d’un dépannage.
D’un aspect Philips classique, il est intéressant à plus d’un titre, comme vous allez le voir. 
Sa documentation est disponible, presque au complet, à l’exception du détail des réglages.
   

                                                    Figure 1 – Le poste Philips AM/FM B4F75A

Présentation:

Ce poste superhétérodyne se présente sous la forme d’un coffret en matière plastique de couleur bordeaux de 426 x 295 x 186 mm et pèse 8 kg environ. 
La façade comporte deux boutons doubles concentriques, à gauche marche/arrêt et réglages du volume et de la tonalité et à droite syntonisations AM et FM. 
Le poste comporte en outre un clavier à cinq touches ivoire qui commandent,
de gauche à droite : 

-PU
-PO : 185 à 575 mètres
-GO : 1150 à 1950 mètres
-OC : 19 à 51 mètres
-FM : 87,5 à 100,5 MHz.

La gamme FM possède son propre dispositif d’indication et d’accord à inductances variables par noyaux plongeurs.
Une grande molette est accessible pour orienter le cadre ferrite à l’arrière, où se trouvent également les différentes prises d’antennes extérieures, la prise de terre, les prises PU et magnétophone, HP supplémentaire …
 

Caractéristiques électriques :

En AM, le collecteur d’ondes consiste en un cadre ferroxcube en matériau ferrite 4B, qui est  orientable pour capter les PO et les GO, ainsi qu’une antenne interne pour les OC. Afin d’améliorer l’efficacité de la réception, toutes ces antennes peuvent être remplacées par des aériens extérieurs. 
Pour l’antenne FM une entrée symétrique est prévue pour connecter un dipôle.
Les moyennes fréquences AM et FM sont égales à 455 kHz et 10,5 MHz respectivement
(ancienne fréquence en FM, standardisée ultérieurement sur 10,7 MHz). 
L’amplificateur de puissance audio est constitué d’un push-pull de tubes ECL82 (parties penthode) sans transformateur, capable de sortir 2 watts avec une distorsion inférieure à 10%, son impédance de sortie requiert donc un haut-parleur de 800 ohms.

Le poste est équipé des 7 tubes à brochage noval suivants:

ECF80 : tuner FM.
ECH81 : changement de fréquence AM et ampli 10,5 MHz en FM.
EBF89 : ampli FI 455 kHz et 10,5 MHz et détection AM et CAG avec l’une des diodes, la seconde étant inutilisée.
2 x ECL82 : préamplificateur et amplificateur push-pull
EZ81 : redresseur double alternance
EM81 : indicateur d’accord AM et FM.

    
Examen sommaire des schémas:

Comme habituellement dans le matériel radio Philips, un design sérieux et abouti a conduit, dans ce récepteur, à des circuits élaborés, avec l’objectif d’obtenir les meilleures performances aux meilleurs coûts.

                                                 Figure 2 - Schéma
 
Le tuner FM (figure 2):
L’amplificateur VHF avec la section triode du ECF80, utilise la même technique que celle adoptée dans les années 60 pour chaque canal en télévision 819 lignes, c’est à dire en transmettant toute la bande de 87,5 à 100,5 MHz. Pour ce faire, le transformateur S1/S2 est suffisamment amorti et calé sur la fréquence médiane de 94 MHz. La triode est neutrodynée par C4 et le filtre de bande qui charge le circuit anodique S3/C8/S4 est directement accordé par le noyau plongeur de S3.
L’oscillation locale, également accordée par noyau plongeur (S4) et générée dans la section penthode entre les grilles de commande et d’écran, est entretenue grâce au couplage entre S5 et S4. 
L’anode de la penthode est chargée par le premier transformateur moyenne fréquence S6/S7 accordé sur le signal différence de 10,5 MHz, produit du mélange de l’oscillation locale et du signal incident ensuite envoyé sur la grille de commande de l’hexode du ECH81 fonctionnant en amplificateur en position FM.

Section AM (figure 2) :
Le signal incident qui provient, en suivant les circuits d’accord d’entrée, soit du cadre S11/S12 accordé par C20, ou bien d’une antenne, est appliqué à la grille de commande de l’hexode du ECH81. La partie triode délivre l’oscillation locale nécessaire au changement de fréquence.

            Figure 3 - Schéma des circuits moyennes fréquences, démodulateurs et amplification BF

Amplification moyenne fréquence et démodulation (figure 3):
L’anode de la section exode du ECH81 est chargée par le transformateur 10,5 MHz en série avec le 455 KHz. En position AM, le secondaire 10,5 MHz est court-circuité. Un procédé identique est adopté pour la charge anodique du EBF89. Les valeurs des moyennes fréquences étant très éloignées, l’enroulement S25 présente une inductance très faible à 455 KHz. A l’inverse, à 10,5 MHz, le condensateur d’accord C37 présente une réactance capacitive très faible.
La détection est assurée par l’une des diodes du tube, le signal audio et la tension de CAG sont prélevées au pied du secondaire du transformateur 455 KHz.
Le discriminateur FM est un circuit à détecteur de rapport avec deux diodes au germanium OA79, communément utilisé en raison de son faible amortissement et de son pouvoir de limitation des variations d’amplitude qui sont indésirables en FM.
Les signaux démodulés AM ou FM sont aiguillés vers le potentiomètre à correcteur physiologique par l’inverseur « fm 2A ».

Etage BF :
Il comporte deux tubes triode penthode ECL82.
Le premier étage avec l’une des triodes qui fonctionne en correcteur de tonalité, transmet le signal à la deuxième triode préamplificatrice précédant le push-pull.
Ce dernier est un montage autodéphaseur original et sans transformateur, avec sortie sur la cathode du tube supérieur via un condensateur de 8 µF et contre réaction globale (R51/R50) pour linéariser le gain. 
Noter que la résistance de contre réaction en courant R51 fait partie intégrante de la résistance de cathode du préamplificateur.
 
Alimentation :
Le tube redresseur est un EZ81. La tension redressée est filtrée par un double filtre passe-bas constitué de deux résistances, l’une de 100 ohms et l’autre de 2,2 kohms et de trois condensateurs de 50 µF.
Les filaments du EZ81 et des deux ECL82 sont alimentés séparément, en raison d’un  potentiel continu porté par le pont R53/R54 à environ 40 volts, afin d’éliminer le bruit à 50 Hz.

Aspect initial de l’appareil :

Le coffret en plastique ne semble pas avoir subi de dommages, excepté quelques rayures d’usage.
Une fois la carton arrière ôté, le châssis apparaît gras et poussiéreux.
Le cadran est également crasseux ; il faudra s’assurer que la sérigraphie du verso supporte le nettoyage au chiffon humide !
En ôtant quelques vis et les quatre boutons, le châssis sort aisément, mais le haut-parleur, qui n’est pas d’origine, semble-t-il, reste solidaire du coffret.
La face inférieure montre un câblage étagé et complexe, comme à l’habitude chez Philips (figure 4), le dessus est d’ailleurs également assez encombré. 

                                                          Figure 4 – dessous châssis

Le condensateur de tête de pont C52 a littéralement explosé en projetant sur le châssis et dans le coffret des débris de papier, la borne positive interne est rompue (figure 5). 

                                                                                         Figure 5 – Condensateur explosé

Je remarque d’emblée que le poste a subi quelques indélicatesses de la part d’un dépanneur peu habile et semble-t-il non documenté.

-La touche GO est bloquée enfoncée avec des traces de griffures qui montrent que des tentatives de déblocage ont été maladroitement exercées avec un outil métallique. Une giclée de lubrifiant dans le mécanisme aura certainement raison de cette touche récalcitrante.
-L’écran situé derrière le cadran est déchiré.
-Le tube EZ81 a été remplacé par un EZ80.
-Le haut-parleur a été remplacé par un modèle classique 4 ohms.
-Enfin le fusible du transformateur en position 220V, a été remplacé par
« un barreau de chaise » ! 

J’ai soudain la crainte que les réglages HF et MF ait été bricolés, mais cela ne semble heureusement pas le cas.

Essais :

Je vais tenter un essai de mise sous tension, en prenant la précaution de pouvoir débrancher instantanément en cas de problème.
Ce que je fais, mais le transformateur d’alimentation qui est imprégné de cire, se met rapidement à bouillir, symptôme d’un franc court-circuit ; je constate pendant ce bref instant que les filaments semblent rougir et que les deux ampoules de l’éclairage du cadran diffusent un éclairage plutôt blafard. 
J’ôte le tube redresseur et remets sous tension avec le fusible adéquat, le court-circuit a disparu, j’en déduis que le EZ80 est le responsable.
Je le remplace par un EZ81, la bonne référence et remets sous tension, mais la tension sur C52 qui devrait avoisiner les 300 volts demeure bien trop faible. 
Le remplacement des trois condensateurs de filtrage par les modèles dont je dispose, des 2 x 100 µF 250V en série (figures 6) résout ce problème, avec 310 volts sur C52.

                                                         Figure 6 – Condensateurs de filtrage remplacés.

Le haut-parleur :
La première chose va consister maintenant à remplacer le haut-parleur, mais un modèle de 800 ohms me semble a priori introuvable, la seule solution envisageable consiste à adjoindre un transformateur de sortie et un haut-parleur à basse impédance.

Il va donc falloir trouver : 
- Un haut-parleur d’impédance égale à 2,5 ohms @ 400 Hz. 
- Un transformateur de sortie avec une impédance primaire de 2000 ou 2500 ohms maximum avec charge secondaire de 2,5 ohms (à l’origine sur 6L6, 25L6, UL84…) qui va devoir être modifié.  

Pour ce faire j’explique ci-dessous la méthode que j’ai élaborée. 

Comment mesurer et modifier l’impédance du transformateur pour obtenir  800 ohms:

 Rappel:

Le schéma simplifié d’un transformateur de sortie est représenté en figure 7.

                                             Figure 7

L’inductance Lp du primaire présente, à la plus basse fréquence à transmettre, une réactance L2∏F >> Zp et n’a donc aucune influence sur Zp.
On sait que le rapport de transformation n est égal au rapport du nombre de spires entre primaire et secondaire et à la racine carré du rapport des impédances. 
C’est précisément cette propriété qui est mise à profit dans les transformateurs de sortie :

                                               n = Np/Ns = √ Zp/Zs

Procédure de mesure : 

-Choisir un transformateur selon le critère ci-dessus (en provenance d’un ampli 6L6 …).
-Effectuer le montage indiqué sur le schéma de la figure 8. 
-Faire varier la résistance. 
-Lorsque V2 = V1/2, l’impédance ZT vue du primaire est égale à la valeur de la résistance variable.

                                                                                                      Figure 8

Nous trouvons que ZT = 2000 ohms.
Cette valeur est le module ZT de l’impédance de charge du secondaire de 2,5 ohms vue par le primaire Zp = n²Zs et de la résistance ohmique de l’enroulement primaire rp, soit :

                                                  ZT = √ [(n²Zs)² + (rp)²]

Dans notre cas, la mesure à l’ohmmètre de la résistance primaire donne rp = 492 ohms.
On a donc :

                                                  2000  = √ [(n²Zs)² + (492)²)]

Et l’on veut obtenir environ 800 ohms, soit une impédance Z’T dans un rapport de 
2000/800 = 2,5, en posant l’ensemble au carré, on a :

                                                            (n²Zs)² + (492)²      (n²Zs)²      (492)²
                                   (  2000/2,5)²  =  ------------------ =        -------    +     ------
                                                                  ( 2,5)²                 ( 2,5)²        ( 2,5)²

Pour réduire n²Zs dans un rapport de 2,5 avec l’impédance qui est proportionnelle au carré du nombre de spires, il faudra diminuer le nombre de spires dans un rapport de √ 2,5, soit 1,6. En admettant que la résistance ohmique rp est approximativement proportionnelle au nombre de spires, la nouvelle résistance ohmique r’p devra être égale à 492 ohms/1,6 ≈ 300 ohms. 
Cette valeur calculée de 300 ohms va servir de guide pour le débobinage du transformateur.

Pour ce faire, procéder maintenant au démontage des tôles du noyau (figures 9 et 10). 

                                                Figure 9

                                                 Figure 10

-Oter les rebords du support de bobinage avec un scalpel ou un couteau bien aiguisé, ce qui a pour but de supprimer l’entrefer qui n’a plus lieu d’être, car ce transformateur ne sera traversé par aucun courant continu, donc sans risque de saturation (figure 11).  

                                                      Figure 11

-Décoller ensuite soigneusement le papier recouvrant l’enroulement.

-Débobiner le fil primaire qui est très fin, en mesurant régulièrement la résistance à l’ohmmètre, jusqu’à l’obtention de la valeur rp’ = 300 ohms.

- Remonter l’ensemble et mesurer à nouveau l’impédance avec le montage de la figure 8.
Si la valeur trouvée est égale à 800 ohms à 20 % près, ce qui est notre cas avec 950 ohms et tout à fait acceptable pour ce poste qui va retrouver la parole et rediffuser de la musique. 

-Remonter définitivement le transformateur en protégeant la bobine, comme à l’origine ou avec un matériau moderne, du ruban de PTFE par exemple (figure 12) et enfin remonter la carcasse et l’étrier.

NB : Le procédé exposé ci-dessus pourra être utilisé pour adapter un quelconque transformateur de sortie.

     Figure 12 – Le transformateur de sortie et le haut-parleur de 2,5 ohms.

Nouvelle mise sous tension et vérification des principales tensions :
(avec comme référence les valeurs relevées sur les tableaux de la figure 13)

                                                                                                            figure 13

Nota : Le transformateur modifié et le haut-parleur ont été installés.

-Tension anodique de la penthode de L5 = 45 V (anormalement basse). Une valeur en accord avec celles des tableaux a été obtenue après changement des deux tubes L4 et L5, de C70 (8µF), C73 (25nF), C51 (20nF) et R43 (390 ohms). 
Par précaution, C50 (100µF) et C69 (8µF) ont été également remplacés.

-EBF89 : tensions anodique et écran conformes, la résistance de cathode R47 a été changée (mesurée à 240 ohms pour une valeur de 120 ohms).

-ECH81 : tensions conformes 

-ECF80 (tuner) : tensions conformes. 

Contrôle des réglages :

Après réparation de la fixation de l’aiguille AM, l’étalonnage des trois gammes est vérifié, avec l’aide d’un générateur de précision :

-PO : 600KHz (500 m), 1 MHz (300 m) et 1,5 MHz (200 m): positions de l’aiguille conformes à l’échelle.
-GO : position de l’aiguille conforme sur la BBC Droitwich 198 kHz (1515 m) et sur RTL 234 kHz (1282 m).
-OC : position de l’aiguille conforme sur 15MHz (20 m), 10 MHz (30 m) et 7 MHz (42,8 m).
-FM : position de l’aiguille conforme sur 90, 95 et 100 MHz.

Le tube ECH81 semble pompé. En général c’est la section triode dédiée à l’oscillateur local qui est défaillante sur ce modèle de tube.
Il est remplacé par un exemplaire dont les performances en courant ont été mesurées à 100% de leur valeur nominale sur un lampemètre, ce qui se traduit par une amélioration notable de la sensibilité en PO et en OC.
L’indicateur d’accord EM81, très pâlichon, est également remplacé.

Vérification des moyennes fréquences AM et FM et du discriminateur:

AM : 
Un oscilloscope est ensuite connecté sur le haut-parleur et un générateur de signal calé sur 455 kHz et modulé à 1 kHz avec un taux de modulation de 50%, est directement injecté sur l’entrée antenne, à travers un atténuateur de 20 dB et un condensateur d’isolement de 1 nF (600V). Le niveau HF est réglé au minimum (*) pour assurer une visualisation correcte du signal démodulé. La fréquence du générateur est ensuite variée autour de 455 kHz avec un pas de 100 Hz afin de vérifier les centrages. Le couple S21/S22 est légèrement retouché à l’aide d’un petit tournevis avec beaucoup de précaution, car ces transformateurs sont très fragiles.

(*) Niveau minimum requis pour limiter l’action de la CAG pendant les réglages. 

FM :
La bande passante et le centrage de la moyenne fréquence sont vérifiés avec le vobulateur qui  a été précédemment décrit (figure 14, pour sa réalisation et son utilisation, voir l’article sur le site).

                                                       Figure 14

Pour ce faire, le tube ECF80 est ôté. Le signal du vobulateur est injecté à travers un condensateur de 1,5 pF en série avec un condensateur de 1 nF (500V) connecté sur la broche d’anode du support du ECF80 (figure 15).

                                                                                                         Figure 15

La sonde pour observer le gabarit de la FI est connectée à travers un condensateur de 1 nF sur l’anode du tube EBF89. Pour obtenir la bande passante à 3 dB, calibrer l’échelle verticale en insérant un atténuateur de 3 dB en sortie du vobulateur et noter le niveau sur l’écran (figures 16 et 17). 

                                                                                                           Figure 16

                                                                                                          Figure 17

En utilisant le marqueur, on note sur la figure 18 que la FI est centrée sur 10,42 MHz, plutôt que sur 10,5 MHz, que la courbe est sensiblement symétrique et que la bande passante à 3 dB est égale à 130 kHz  (Le niveau de -3 dB a été précédemment calibré avec un atténuateur sur l'écran de l'oscilloscope). 

                                                      Figure 18

La réponse du discriminateur est une tension « pseudo » continue, on n’utilisera donc pas la sonde détectrice, mais directement la sonde de l’oscilloscope en la connectant sur l’anode de D2 (figures 15 et 16). Afin de parfaire la symétrie de la réponse, les réglages de S25 et S26 ont été retouchés avec précaution, en chauffant le tournevis de réglage avec le fer à souder, les noyaux étant fortement collés. Une linéarité acceptable ne dépasse par les 100 kHz (figure 19), ce qui est faible.

                                                           Figure 19

Nettoyage et divers :

Nettoyage sans problème des deux faces du cadran avec un linge humide.
Nettoyage du dessus du châssis entre les éléments avec un tampon humide à l’extrémité d’une grosse pince précelle, recours au white-spirit dans les endroits gras (figures 20 et 21).

                                                                                   Figure 20

                                                                            Figure 21

Sous le châssis, dépoussiérage au petit pinceau, nettoyage des boutons et du carton arrière.
L’intérieur du coffret est dépoussiéré avec un pinceau et un aspirateur, puis nettoyé avec un linge et de l’eau savonneuse. L’extérieur et les enjoliveurs sont passés au Miror, puis lustrés avec application (l’eau japonaise pourrait également convenir), sans toutefois parvenir à faire disparaître certaines rayures du coffret qui sont très profondes. 
La figure 22 montre l'emplacement du transformateur de sortie installé sans difficulté sur le baffle à proximité du nouveau haut-parleur.
 

                                                                      Figure 22

Conclusions et essais:

Comme habituellement, la valeur des résistances au carbone aggloméré a considérablement augmenté, parfois doublé, voire plus. 
Ces dérives importantes provoquent une dégradation des performances, de la linéarité, mais la plupart du temps sans provoquer de pannes franches, contrairement aux condensateurs défaillants ou fuyards qu’il a fallu également remplacer.
Le fonctionnement du poste en AM, sur cadre ou sur antenne s’avère correct, la sensibilité est bonne, y compris sur OC avec une antenne extérieure.
C’est un vrai régal d’écouter les stations du Service Public en FM (France Inter, France Musique…), l’accord est très stable, mais l’écoute des stations privées qui modulent la plupart du temps avec un son compressé et une excursion au taquet, est moins agréable. Cela était prévisible au vu de la bande passante observée en FM et des performances du discriminateur.

                                                            Figure 23

                                        Figure 24
 

Epilogue :

La restauration d’un poste de radio ancien ne s’arrête pas à la remise en état du coffret ou de l’ébénisterie. Bien entendu ces techniques facilitées aujourd’hui par des outils et des produits performants qui sont l’héritage de notre artisanat séculaire relèvent du grand art.

Mais à l’intérieur, les techniques de l’électronique sont le fruit d’une évolution constante. Il est recommandé, pour devenir un radioélectricien accompli, d’ouvrir les livres techniques décrivant les circuits utilisés en radio et leur fonctionnement, ou bien en consultant les sites dédiés sur le web, afin d’apprendre les nouveaux circuits, les nouvelles technologies que vous ne connaissez pas encore…
L’état dans lequel j’ai trouvé ce poste est un exemple de ce qu’il ne faut pas faire. 
Ne jamais entamer un dépannage sans vous documenter, si vous méconnaissez des circuits ou n’appréhendez par leur fonctionnement, recherchez des informations les concernant.
Ne remplacez pas certains éléments actifs, tubes ou transistors, sans vous assurer de leurs équivalences et gardez toujours un tube vade mecum à vos côtés...

Enfin faites-vous aider ou si vous en avez l’occasion, participez aux ateliers de dépannage.

Bonne lecture, à bientôt

Daniel Maignan/ F6HMT

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