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Détéction par la grille

La cathode émet des électrons dont une partie se dépose sur la grille qui devient légèrement négative. Les électrons peuvent s'échapper par la résistance de fuite. Quand on met un faible tension alternative sur la grille elle va conduire un peu plus pendant les alternances positives et moins (ou pas du tout) pendant les alternances négatives. La tension sur la grille devient de ce fait un peu plus négative. Une tension se forme aux bornes du condensateur et la charge peut s'échapper via la résistance.

La grille est à un potentiel légèrement négatif, qui devient plus négatif quand le signal d'un émetteur est reçu.

A droite nous avons le récepteur typique des années 1920 - 1930 avec une cathode à chauffage direct. La grille est dessinée comme elle était en réalité dans ces premières triodes: comme une spirale autour de la cathode. Il y a un schéma plus complet en bas de page.

Nous avons ici le fonctionnement de la triode avec détection par la grille (grid leak detector). La triode est utilisée ici dans la partie à droite de la courbe Ug/Ia, là où la courbe redevient très courbe. La courbe rend le signal sur l'anode asymmétrique.

L'effet est encore amplifié par l'effet de diode: le circuit cathode-grille devient conducteur quand la grille est positive, ce qui réduit un peu plus les amplitudes positives, c'est le tracé rouge. Le point de fonctionnement se déplace un peu vers la gauche à cause de la conduction de la diode.

La détection par la grille produit un léger amortissement du circuit accordé, qui est souvent compensé par une contre réaction positive (récepteurs à réaction). La détection par la grille est utilisée pour les signaux radiofréquences de faible amplitude (donc un seul étage radiofréquences). Un circuit utilise la détection par la grille quand on voit la résistance de fuite et le condensateur.

Un exemple de signal en cas de détection par la grille.

C'est une représentation faussée car le condensateur et la résistance de fuite produisent un déplacement du point de fonctionnement vers le négatif. Cette image aurait été correcte si la grille était raccordée directement au circuit accordé, mais cela ne se fait pas car cela aurait totalement amorti le circuit accordé. Toutes les amplitudes positives sont cours-circuitées et le circuit oscillant ne pourrait jamais osciller.

La résistance de fuite et le condensateur sont nécessaires. C'est une mauvaise représentation que j'ai vu sur un forum. La détection par un redressement "dur" est possible, mais pas dans un circuit accordé.

Détéction par la plaque

On reconnait un circuit de détection par la plaque à la présence d'une résistance cathodique découplée. La résistance a une valeur élevée et la grille est reliée directement au circuit accordé. Le courant moyen qui circule dans le tube est très faible et devient même nul en cas d'alternances négatives.

Voici un exemple de récepteur qui utilise la détection par la caractéristique de la plaque. La résistance cathodique a une valeur très élevée de 15kΩ et est découplée par un condensateur de 10µF. La tension de la grille écran est ajustée pour avoir la meilleure détection. Le signal en sortie a une amplitude très faible (100mA au maximum) et doit être envoyé à un amplificateur.

En comparaison avec la détection par la grille, la détection par la plaque donne un signal plus faible car le tube travaille avec une polarisation très négative. Cela est compensé par l'utilisation d'une pentode qui a un gain dix fois plus élevé. La pentode doit avoir un coude très prononcé, autrement cela ne fonctionne pas.

La détection par la caractéristique de l'anode n'est pas souvent utilisée, car au moment où les pentodes sont apparues, on avait également des lampes avec diode intégrée (EAFxx, EBFxx,...). Cela permettait de faire fonctionner la pentode dans la partie la plus interessante de la courbe et d'utiliser la diode pour la détection. Une fois qu'on a disposé d'une diode, on l'a évidemment aussi utilisée pour le controle automatque du volume. On est rapidement passé aux récepteurs à changement de fréquence (superhétérodyne) avec sufisamment de circuits accordés. Le problème n'était alors plus une amplification trop faible, mais un signal beaucoup trop fort quand on recevait des émetteurs puisants.

Circuit comme example à analyser

La lampe DK92 était une des premières heptodes qui ont été mises sur le marché pour les radios portables. Le courant de chauffe est de 50mA. Une heptode est normalement utilisée comme étage mélangeur, l'oscillateur étant formé par la grille 1 et 2. La grille 2 a la forme d'une petite anode et capte une partie des électrons pour former un oscillateur. Le signal d'antenne arrive alors à la grille 3.

Le tube n'est pas utilisé comme mélangeur, ce qui aurait rendu le schéma trop complexe, mais simplement comme amplificateur double étage (mais pas reflex). Le signal arrive sur la grille 1 (1) et le signal amplifié est capté sur la grille 2 (2).

Le circuit utilise la détection par la grille, car la résistance de fuite est branchée au +1.5V (ce qui nous donne 0.75V au milieur de la cathode). Nous avons une réaction positive avec C1 et R1, avec R1 qui sert comme réglage du volume (si on l'ouvre de trop, le circuit se transforme en oscillateur car le signal est envoyé en réaction positive et réduit l'amortissement).

Le signal radiofréquence (déjà détecté à moitié) est envoyé à la grille 3 (3), c'est normalement la grille qui reçoit le signal d'antenne. Le signal est amplifié et se re trouve sur l'anode (4). L'amplificateion est la plus importante dans la partie triode, le courant anodique de la partie pentode est très faible (la résistance anodique a une valeur de 2.2MΩ).

La lampe DL92 est une pentode "de puissance". Il y a ici encore une détection par la caractéristique de grille (nous n'avons toujours pas rencontré de condensateur de filtrage). Le seul filtrage se fait sur le condensateur placé au primaire du transfo de sortie. Le signal en sortie est faible et doit être envoyé à un écouteur.

Le récepteur est peu sélectif et peu sensible et il faut une antenne extérieure et une prise de terre.

On voit bien qu'il s'agit d'un montage pour les amateurs. Les récepteurs commerciaux étaient déjà tous des superhétérodynes plus faciles à utiliser (mais plus difficiles à régler correctement), d'une sensibilité élevée et suffisamment sélectifs. Ces récepteurs avaient également une vraie diode pour la détection, la détection par la grille ou la plaque donnait un signal trop déformé.

Et puisqu'on parle de détection par la diode ...