Ci dessus: construction et courbes d'un PL36 En rouge la courbe d'une pentode classique Construction avec cavitrap et courbes d'un PL500 On voit une courbe parfaitement linéaire, que même un tube audio comme le EL34 n'arrive pas à obtenir! Principe de la commande sur g2 Comparaison 6F6 (pentode) et 6L6 (beam tetrode)

Tétrodes à faisceau dirigé

La lampe PL500 (et les lampes suivantes de la série) ont une construction de l'anode spécifique pour réduire l'émission secondaire (cavitrap). Ces tubes n'ont plus le creux dans les caractéristiques et la déformation est donc minimale, même quand la tension à l'anode est basse (plus basse que la tension sur g2). C'est cette caractéristique qui a particulièrement interessé les amateurs de hifi...

Les spires de la grille-écran sont placées dans le prolongement de la grille de controle et captent moins d'électrons (les spires de la grille-écran se trouvent dans la zone d'ombre des spires de la grille de controle), voir dessin à droite. Bien que la grille écran peut commander le flux d'électrons (la grille écran peut être utilisée comme entrée) elle capte moins du tiers des électrons d'une pentode classique.

Le tube n'a pas de grille suppresseuse, mais des plaques qui concentrent le flux d'électrons. Il se forme une charge d'espace qui agit comme la grille suppresseuse, mais sans entraver le flux d'électrons. Les bonnes caractéristiques de ces tubes apparaissent quand le courant d'électrons est suffisant pour former la charge d'espace: ces tubes ne sont fabriqués que comme tubes de puissance.

Le dessin en haut à droite est celui d'un tube PL36, un tube qui se situe entre le PL81 et le PL500, il lui manque simplement le cavitrap.

Si vous comparez la courbe du tube avec celle d'un tube EL34 ou EL84 (courbes rouges), vous vous rendez compte que le courbe est très linéaire. Le fonctionnement en mode ultra-linéaire (qui nécessite un transformateur spécial avec des prises médianes) n'est pas nécessaire. Un transformateur conçu pour un montage push pull avec KT77 ("kinkless tetrode": tétrode sans creux) peut être utilisé.

Le tube PL504 (qui a succédé au PL500) peut fournir un courant important, même avec une tension anodique basse (c'est nécessaire pour avoir une déflection correcte). S'il te faut encore plus de puissance, tu peux utiliser 4 PL519, ces tubes étaient utilisés dans l'étage de déflection des téléviseurs couleur qui nécessitait une puissance triple.

Ces tubes ont une réserve de puissance très élevée quand ils sont utilisés comme amplificateur audio. Par contre la puissance continue est réduite à cause de la dissipation limitée des tubes. Un amplificateur qui peut fournir 100W pendant 10 secondes ne peut fournir qu'une puissance continue de 30W.

Ces tubes demandent à fonctionner en classe AB, et même en classe AB2 quand la tension d'alimentation est plus basse. L'amplitude du signal sur la grille de commande doit être élevée et l'étage précédent doit avoir une impédance de sortie suffisamment basse à cause de la capacité de la grille de commande. La grille de commande peut même devenir positive pendant les pics d'amplitude.

Il faut commander l'étage de puissance via un étage intermédiaire, et non via l'étage déphaseur (qui a une résistance interne trop élevée). Une lampe ECC82 est parfaitement à sa place pour commander un PL504. Pour commander correctement une paire de PL519, il faut un montage de type "Williamson" décrit sur la page des tubes déphaseurs.

Les tubes de déflection ligne ont des caractéristiques très interessantes, mais ont une tension de chauffage bizarre. On trouve actuellement des tubes EL509 qui ont environ les caractéristiques des tubes PL509, mais avec une tension de chauffage de 6.3V et une connection d'anode normale.

Les dessins de tétrodes à faisceaux dirigés qu'on voit partour sur l'internet se retrouvent déjà dans le livre d'électronique de mon père. En semptembre 1953, quand mon père a été embauché par IBM, il a du suivre un cours d'électronique. A cette époque on ne parlait pas encore de transistors!

Les tubes utilisés pour la déflection électromagnétique ont une anode rectangulaire et un cavitrap. Les fils de la grille sont également doits et non courbés.

Commande sur la grille écran (g2) Enhanced triode

Le seul inconvénient, c'est que la grille g2 tire un courant notable (10mA au maximum). Pour assurer une commande correcte du tube de puissance, il faut un courant de 25mA dans l'étage de commande (c'est plus de 10× le courant nécessaire pour commander le tube sur g1). Il faut donc nécessairement un tube de puissance (par exemple un PL84) monté en anode commune pour commander le PL509 sur g2.

C'est un type de montage qui peut être utilisé si on veut réaliser un amplificateur single ended, mais c'est une complication si on construit un amplificateur push pull où la distortion est réduite par le montage symmétrique. Le montage Williamson qui est généralement utilisé pour un amplificateur de puissance doit être modifié pour utiliser une pentode de puissance (EL84/PL84) à la place d'une simple triode ECC82.

Tension de grille écran

En fonctionnement normal, le courant d'anode peut varier entre 20mA au repos et 100mA à puissance maximale. Le courant de grille écran varie lui de 0.5mA à 10mA.

Il est donc important de fixer la tension de la grille écran (la valeur dépend du tube utilisé, par exemple 130V pour un PL504 et 200V pour un PL508). Les résistances d'arrêt doivent avoir la valeur la plus basse possible tout en évitant les oscillations parasites.

Comparaison avec une pentode classique

Le 6L6 a une pente plus raide (gain plus élevé) et la courbe est plus droite: en général ce tube a de meilleures caractéristiques que le 6F6. Le rendement du tube est également un peu meilleur, avec moins de courant de grille écran (qui est perdu).

La même courbe est valable pour des tubes plus récents comme le EL34 (pentode) et KT77 (tétrode), mais avec un courant plus important.

Le 6L6 (avec son petit frère 6V6) sont les premières tétrodes à faisceaux dirigés.

Dans certaines situations, par exemple un amplificateur de guitare électrique, on va préférer la courbe "courbée" du 6F6 qui va produire un son plus agréable quand le tube est chargé au maximum (overdrive). Le 6L6 va produire des distorsions qui apparaissent brusquement, et ces distorsions ne sont pas aussi agréables à l'oreille. Cette même caractéristique fait préférer le tube EL34 au tube KT77 dans les amplificateurs de guitare électrique.