| Les tétrodes à faisceau dirigé (beam tetrodes) étaient à l'origine conçues pour éviter le brevet sur les pentodes (déposé par Philips/Mullard), mais ensuite on s'est rendu compte que ces tubes avaient d'excellentes caractéristiques pour les applications de puissance. |
-
Historique des tétrodes à faisceaux dirigésLes tétrodes à faiscauux dirigés (beam tetrodes) ont été conçues pour des applications génériques dans l'électronique de puissance (y compris les amplificateurs audio). Le tube le plus significatif de cette période est le 6L6 qui date de 1936.Au début la production en série est difficile car les spires de la grille écran doivent être alignées sur celles de la grille de controle. Les tétrodes à flux dirigés européennes (commercialisées par Marcony Osram valve) ont en fait été construites par RCA aux Etats Unis d'Amerique. On voit à droite la courbe d'une 6F6 (pentode de puissance classique) et d'une 6L6 (beam tetrode). Le 6L6 a une pente plus élevée (amplification plus forte) et la courbe est un peu plus droite (moins de distorsions): le tube 6L6 a des meilleures caractéristiques que le 6F6. Le rendement du 6L6 est également meilleur (cela ne se voit pas sur la courbe): le courant de grille écran est nettement moindre. La tétrode 6L6 et sa petite soeur 6V6 sont à la base de toutes les tétrodes à faisceaux dirigés. Le 6L6 étéit souvent utilisé dans les radios de l'époque (à fonctionnement sur piles et accus) à cause de son rendement plus élevé. Dans certains amplificateurs pour guitare on a préféré utiliser des pentodes 6F6 au lieu des nouvelles tétrodes 6L6 car la distorsion recherchée apparait plus graduellement et est plus plaisante avec la pentode. C'est pour cela que certains fabricants d'amplificateurs récents préfèrent utiliser des tubes EL34 (pentodes) au lieu des KT77 (tétrodes). Mais dans certains cas les fabricants utilisent spécifiquement des tétrodes à faisceaux dirigés (PL81) dans les amplificateurs push pull. Cette tétrode à été conçue spécifiquement pour la déflection ligne des tous premiers téléviseurs d'après la guerre, mais donne de très bon résultats dans des applications audio. Pourtant Philips/Mullard pouvait utiliser des pentodes (en particulier les EL41) mais elles n'étaient pas optimales dans des applications push pull.
Applications audioIl y a ici une introduction théorique sur les tétrodes, les pentodes et les tétrodes à faisceaux dirigés.Les tétrodes à faisceaux dirigés ont généralement un gain plus faible que les pentodes, car les spires de la grille écran doivent se trouver dans le prolongement de celles de la grille de controle pour avoir l'apparition d'une grille suppresseuse virtuelle. Et comme on est limité en ce qui concerne le pas de la grille écran (un pas trop serré produirait un courant de grille trop élevé et un mauvais rendement) on est également limité en ce qui concerne le pas de la grille de controle, qui doit être plus lâche que normalement. Les tétrodes pour applications audio ont soit un gain plus faible, soit un courant de grille écran relativement important: c'est un compromis qui est recherché. Les tétrodes conçues pour la déflection magnétique des téléviseurs ont un pas plus lâche et donc un facteur d'amplification moindre, mais le courant de grille écran est très faible en utilisation audio. Il existe aussi quelques tétrodes comme ELL80 qui ont un pas de la grille écran qui ne correpond pas à celui de la grille de controle. Ces tétrodes ont un facteur d'amplification élevé, mais également un courant de grille écran élevé. Ce n'est pas considéré comme étant important, car il s'agit de tétrodes de puissance relativement faible. Le PCL82 (image à droite) peut aussi bien être utilisé comme tube de puissance audio que comme tube pour la déflection verticale dans les téléviseurs. La déflection verticale travaille à 50Hz et à cette fréquence les bobines de déflection se comportent comme une résistance ohmique. Le tube de puissance doit pouvoir fournir un courant croissant linéairement pour avoir une image non déformée. Le tube est bien une tétrode et non pas une pentode, la seule version qui puisse fournir un courant de déflection suffisament fort (bien qu'on ait fabriqué quelques tubes sous forme de pentodes tout au début de la production).
(en rouge la courbe d'un EL34) Le PL36 est l'exemple typique d'une tétrode (utilisée pour la déflection horizontale). Le tube a une courbe de fonctionnement plus linéaire que celle d'un EL34 (pentode classique).
Construction d'une beam tetrodeLes images à droite se retrouvent sur de nombreux sites sont issues du cours d'électronique IBM de mon père. Quand il est allé travailler chez IBM rue Adolphe Lavallée en 1953 il a dû suivre un cours d'électronique. A cette époque on ne parlait aps encore de transistors...Control grid - grille de controle - stuurrooster Screen grid - grille écran - schermrooster Beam forming plates - plaques directrices - Straalbundelingsplaten Anode
Utilisation pour la déflection magnétiqueQuand les premières télévisions ont été mises sur le marché on a opté pour les tétrodes à faisceaux dirigés pour les tubes de puissance pour la déflection magnétique. Cette application nécessite un courant croissant pour dévier le faisceau d'électrons. En fin de ligne, il faut un courant de 400mA (télés monochromes) ou 1A (télés couleurs) et à ce moment la tension anodique n'est plus que de 50V.Les tubes utilisés pour la déflection ligne sont les tubes suivants: PL81, PL36, PL500, PL504, PL509 en PL519. Pour la déflection verticale qui nécessite un courant moins important on a d'abord utilisé des tubes de puissance audio comme le ECL82 pour ensuite passer à des tubes spécifiques (PCL85 et PL508). On a utilisé une construction spécifique (cavitrap) à partir du PL500. Cette construction limite fortement l'émission secondaire car en fin de déflection la tension sur l'anode n'est plus que de 50V, tandis qu'elle est de 200V sur la grille écran.
Mais ce qu'on remarque aussi et cela est nettement moins bien, c'est que les courbes ne sont pas équidistantes. Les courbes se rapprochent quand la tension de grille de controle devient plus négative. Cela veut dire que l'amplification diminue quand la grille est beaucoup plus négative. Cela provoque des distorsions quand l'amplitude du signal est importante, distorsions qu'on peut réduire avec un montage push pull. Mais l'effet peut encore plus être réduit en utilisant une tension de grille de commande moins négative, mais alors il faut également réduire la tension de grille écran, autrement le courant anodique est trop élevé.
Tension de grille écranEn modifiant la tension sur la grille de controle on modifie le courant anodique, c'est le fonctionnement normal du tube. Mais à cause de la construction spécifique de la tétrode le courant de la grille écran varie beaucoup plus que le courant de l'anode. Quand la tension sur la grille de controle est très négative, il n'y a pas de courant de grille écran, mais il y a toujours un courant anodique (cela s'explique facilement en regardant le flot d'électrons dans la tétrode).En fonctionnement normal le courant anodique peut être de 10mA au repos et de 100mA en pointe. Le courant de la grille écran peut varier de 0.5mA à plus de 10mA. C'est pour cela qu'il est important de fixer la tension de la grille écran. Cela dépend du tube, on prendra par exemple 130V pour un PL504 et 200V pour un PL508. C'est d'autant plus important que l'influence de la grille écran est pratiquement aussi importante que celle de la grille de controle. Les résistance d'arrêt doivent avoir la valeur la plus basse possible.
Commande sur g2 (enhanced triode)Les tétrodes à faisceaux dirigés (et particulièrement les tubes traditionellement utilisés pour la déflection magnétique horizontale) peuvent être commandés via la grille écran. Cela fonctionne le mieux avec les tubes qui demandent une tension d egrille écran moyenne. La sensibilité (facteur d'amplification) est pratiquement aussi bonne qu'avec une commande sur la grille de controle mais la linéarité est meilleure. Un tel montage est surtout utilisé dans les amplificateurs single ended, là où les distorsions ne peuvent pas être compensées par un montage symmétrique.Un tel montage a naturellement un inconvénient, notament le courant de grille écran qui peut s'élever à 10mA. Pour une commande correcte il faut un courant de repos de 25mA via un diviseur de tension. C'est 10 fois plus élevé que le courant dans un étage d'attaque normal. Il faut utiliser un EL84 pour attaquer un PL509 sur sa grille écran (on peut aussi utiliser une triode qui peut fournir un courant plus important comme une 12BH7 ou ECC99). C'est un montage qu'on peut utiliser pour un ampli single ended, mais c'est une complication pour un ampli push pull où les distorsions produites par une paire de EL509 ou PL519 sont réduites par la construction symmétrique de l'étage de puissance. |
Publicités - Reklame