Amplificateurs à tubes
Commande des tubes push pull
Etage déphaseur

Il nous reste encore un type de déphaseur à vous montrer: un déphaseur basé sur l'émission secondaire et qui utilise un tube EE1
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Le tube EE1 date des années 1938. Le socquet est de type "P" avec des contacts sur le coté, comme la plupart des tubes qui n'ont pas de code de socquet. La tension de chauffage est de 6.3V (c'est le premier "E" dans le code) et le tube est désigné comme une tétrode pour faibles signaux, c'est la seconde lettre "E".

Ce tube était originellement destiné aux amplificateurs haute fréquence utilisés dans les téléviseurs d'avant la seconde guerre mondiale. Pour la télévision il fallait utiliser une bande passante relativement importante pour permettre de transmettre des images animées. Il fallait donc utiliser une fréquence élevée, fréquence à laquelle les tubes de l'époque avaient un gain décevant.

En ajoutant une électrode destinée à l'émission secondaire (dynode), on pouvait améliorer le gain du tube. L'électrode reçoit une couche spécifique qui augmente l'émission secondaire (un effet qu'on tente normalement d'éliminer dans les tubes de radio). Cette électrode est placée à un potentiel intermédiaire fixe de 150V, tout comme la grille écran. Les électrons qui frappent l'électrode produisent une émission secondaire plus importante. Il y a donc une amplification en courant. Bien que la dynode soit à un potentiel positif par rapport à la cathode, il y a un courant négatif qui circule (l'électrode fournit des électrons) alors que la grille écran au même potentiel absorbe des électrons. Chaque électron qui frappe la dynode libère en moyenne 5 électrons, ce qui fait que le courant est de -4 électrons. Cette amplification supplémentaire fait que le tube a un gain en tension µ = 300, ce qui est énorme.

Ce tube a ensuite été fabriqué avec un socquet plus moderne avec les broches vers le bas, c'est le tube EE50. Ce tube avait un gain élevé, mais produisait un souffle important, ce qui ne le rendait pas utilisable pour le premier étage d'un amplificateur HF de télévision. Le tube avait également tendance à se dérégler, l'émission secondaire variant au fil des ans.

Dans cet usage, le tube a été remplacé rapidement par le EF50, une pentode classique, mais enfin adaptée à l'amplification haute fréquence. Ce tube était également destiné aux télévisions de l'époque, mais a en fait été utilisé comme amplificateur dans la chaine de radars anglais "Chain Home". Tout le bloc moyenne fréquence destiné aux téléviseurs a été repris tel quel dans l'amplificateur de radar, qui à cette époque travaillait à une très basse fréquence de 20 à 30MHz.

Le code normalement destiné aux tubes à émission secondaire est la lettre P, un tube qui utilise ce code est le EPF80, un tube assez mystérieux qui n'a trouvé aucune utilisation pratique. Le EFP60 est également un tube à émission secondaire qui a trouvé des utilisations dans les ordinateurs. Quand on prélève la tension sur la dynode, on obtient une impulsion de même polarité que l'impulsion sur la grille de controle, ce qui est une fonction interessante.

Grâce à l'amplification par la dynode, le courant de cathodique peut être faible: le courant sur la grille écran est également faible par rapport au courant anodique, le tube avait ainsi un très bon rendement. Le courant d'électrons, amplifié par l'émission secondaire, va de la dynode à l'anode et ne passe pas par la grille écran, comme le montre le dernier schéma à gauche (en vert le parcours des électrons jusqu'à la dynode, en magenta les électrons qui vont de la dynode vers l'anode), voir image ci-dessous à gauche.

Ce tube était également utilisé dans certains amplificateurs haute fréquence à grille commune. La dynode permettait une amplification en courant, ce qu'une pentode classique en montage à grille commune ne permettait pas. Le courant anodique était plus important que le courant cathodique.

La cathode k1 est la cathode classique, ainsi que la grille de controle g1 et la grille écran g2. L'écran électrostatique s2 est mis au même potentiel que la cathode. Une partie de cet écran se trouve au milieu du tube, c'est le "L" incliné. La dynode est la seconde kathode k2.

Utilisation comme tube déphaseur

Mais le tube avait également une autre fonction, on pouvait notament l'utiliser comme déphaseur, si on choisissait correctement la valeur des résistances. A cette époque on utilisait souvent un petit transfo pour commander l'étage de puissance push pull. Ce n'était pas l'idéal: il y avait un risque d'accrochage à cause du champ magnétique plus important du transfo de sortie. De plus, les deux transfos réduisaient la bande passante de l'ampli.

Les double triodes n'étaient pas encore implantées (la première double triode sera la ECC40 lancée en 1948), il fallait trouver un autre système permettant à la fois une amplification et un déphasage (le but étant de limiter le nombre de tubes). On a ainsi utilisé le tube comme amplificateur-déphaseur. Le bruit de fond plus élevé n'était ici pas un problème, car l'amplitude du signal était déjà assez élevée.

Le tube doit fonctionner à une tension relativement élevée, mais c'est une tension compatible avec les tensions utilisées dans les amplis. Le tube n'est linéaire que pour des petits signaux jusqu'à 100mV effectifs, mais grâce à l'émission secondaire le tube permet une forte amplification du signal: le signal en sortie est de 2 × 30V effectif par rapport à la masse. Un seul tube pouvait ainsi remplacer une pentode préamplificatrice classique et une triode déphaseuse. Et on avait encore un gain suffisant pour appliquer une contre réaction.

La grille de controle est maintenue à une tension légèrement positive par rapport à la masse, mais la cathode a une tension plus élevée: la grille de controle est ainsi polarisée normalement pour une pentode. La grille écran est maintenue à une tension moyenne d'environ 150V. La dynode est maintenue à une tension pratiquement identique, tandis que l'anode est à un potentiel élevé de 300V. Cette tension élevée est nécessaire pour assurer un fonctionnement linéaire, qui n'est plus possible quand la tension d'anode s'approche de la tension de la dynode. La tension d'alimentation doit ainsi être d'environ 450V.

Le premier schéma à droite montre qu'on pouvait réaliser un amplificateur complet avec seulement 3 tubes (plus une diode redresseuse): l'amplification de la penthode à émission secondaire était suffisante pour commander directement deux tubes de puissance à partir d'un signal de seulement 100mV effectifs. Il est donc possible d'ajouter une contre-réaction si le gain est trop élevé.

Le second schéma montre un amplificateur utilisant également des tubes à émission secondaire. Non pas pour profiter du déphaseur intégré, mis du gain très important que procure ce tube. L'amplificateur utilise un déphaseur cross-coupled avec une triode manquante. Le gain très élevé de l'ensemble permet une contre-réaction énergique.

Le transformateur de sortie a un petit condensateur de 470pF vers la masse sur une des branches pour compenser l'asymmétrie du transfo. Les deux branches n'ayant pas une impédance identique, la contre réaction importante produit des oscillations haute fréquence.

Ce type de tube n'est plus fabriqué et n'est plus utilisé dans des amplificateurs. Il a été remplacé par des montages plus classiques utilisant des doubles triodes.

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