Amplificateurs à tubes
Les tubes de déflection (téléviseurs à lampes)
Tubes de déflection

Une petite introduction sur les tubes de déflection ligne des téléviseurs, ces inconnus quand il s'agit d'amplificateurs.
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Les tubes de déflection ligne ont été très souvent utilisés comme étage de puissance push pull dans les amplificateurs à lampes. Voici en quelques mots leurs caractéristiques particulières:
  • Ils nécessitent une tension de commande plus élevée (40V eff) et donc un étage de commande plus puissant. Certains types de montages de commande trop faiblards sont à proscrire. Commander les tubes de puissance directement à partir de l'étage déphaseur n'est pas possible.

  • La déformation est plus importante: on recommande l'utilisation d'une boucle de contre-réaction locale englobant l'étage de puissance et son étage de commande (voyez certains schémas)

  • On peut également commander les tubes de puissance sur la grille-écran. Les déformations sont très faibles, mais le circuit à utiliser est un peu plus complexe.

  • Ce sont des tubes à flux dirigés (sans grille suppresseuse). Un courant anodique minimal est nécessaire pour l'établissement d'une charge d'espace qui remplacera la grille. Ces tubes ont une impédance de sortie plus basse.

  • Les tensions de chauffage sont non-standardisées (chauffage par circuit série), il faut utiliser un transformateur adapté.


Le premier tube de déflection ligne qui a été utilisé comme pentode push pull est le EL81 PL81, il permet une puissance de 20W.


Cavitrap

Utilisation comme tubes audio

Dès le début de la télévision on a équipé les amplificateurs audio de tubes qui étaient destinés aux téléviseurs. Les amplificateurs avaient une configuration push pull. C'étaient surtout les amateurs qui expérimentaient avec ces tubes: les réparateurs avaient un stock important de tubes de déflection (qui étaient meilleur marché que des tubes audio de puissance). Les radio-amateurs utilisaient ces mêmes tubes comme amplificateurs radio en classe C.

Utiliser une pentode de puissance conçue originellement pour la déflection ligne n'est pas si étrange qu'il n'y parait. Ces tubes doivent avoir des caractéristiques qui les rendent très interessantes pour des applications audio, notament un courant élevé avec une tension d'anode assez basse. C'est parfait pour avoir un facteur d'amortissement élevé.

On pourrait croire qu'un tube avec un contact d'anode sur le haut est principalement destiné aux très hautes tensions, en fait le contraire est d'application: ces tubes doivent pouvoir fournir un courant très important avec une tension d'alimentation relativement basse (écriture de la ligne). La très haute tension de 8kV n'est présente qu'au retour de ligne, quand le tube n'est pas en conduction.

Pour pouvoir résister à une telle haute tension, il faut que l'anode se trouve à une distance plus élevée des grilles qu'avec un tube normal. Or cette distance plus grande permet également de réduire le coude caractéristique des tétrodes.

Le facteur d'amortissement des amplificateurs qui utilisent de tels tubes est donc très bon, et il est encore amélioré en utilisant une contre-réaction locale. On a ainsi les points forts d'un amplificateur à transistor (des basses puissantes et bien définies) et d'un amplificateur à lampes (son agréable).

Le EL34 est lui un vrai tube audio (et personne n'a pensé l'utiliser pour autre chose). On peut obtenir une puissance de 40W avec une tension d'alimentation de 350V (courant anodique de 35mA au repos, 120mA à pleine puissance). Si on se limite à une puissance de 20W, on peut obtenir un taux de distortion inférieur à 0.1% Certains circuits permettent d'obtenir une puissance plus élevée avec une tension plus élevée.

Les tubes de déflection ligne sont des tétrodes à faisceau dirigé (beam tetrodes) qui permettent un courant important sous une tension relativement basse (cathode surdimensionnée). Comme la tension sur la grille écran doit être relativement basse (150V ou même moins dans certains montages adaptés), ils ne peuvent pas être utilisés en montage ultra linéaire.

La mauvaise réputation

Pourquoi les tubes de déflection ont-ils une si mauvaise réputation quand on les utilise comme amplificateur audio?

Un début de réponse pourrait être fourni par l'élément suivant: les amplificateurs avec des tubes classiques sont founis montés, ou en kit avec des instructions de montage précises. Les amplificateurs avec des tubes de déflection sont souvent construits par des amateurs, avec un schéma qu'il ont été chercher sur le net, mais pas avec des instructions de montage. L'amplificateur est électriquement en ordre, mais a de nombreux problèmes. Lisez la page mon amplificateur ronfle ou oscille.

cavitrap

Le cavitrap est une structure montée sur l'anode qui absorbe les électrons libérés par l'émission secondaire. Cela permet de réduire encore plus le courant sur g2 et autorise un fonctionnement plus linéaire, même quand la tension sur l'anode passe en dessous de la tension sur g2.

Certains tubes récents (EL509) ont toujours le cavitrap (cela se remarque à la forme en croix de l'anode), mais pas tous.

A droite: tube PL504
Les grilles ont des supports en cuivre pour permettre une meilleure évacuation de la chaleur. Il n'y a pas de grille suppresseuse mais un cache métallique pour diriger les électrons (tétrode à faisceaux dirigés). Les pentodes classiques (EL34) ont 3 grilles. La cathode du PL504 est très large pour pouvoir produire beaucoup d'électrons.


Trois tubes aux caractéristiques très différentes

Le PL36 était utilisé dans la deflection horizontale des téléviseurs 90° (jusqu'en 1960). Il fait suite au PL81 (voir image ci dessus) utilisé dans les toutes premières télévisions après la seconde guerre mondiale. Des techniciens ont tenté de l'utiliser à l'époque pour fabriquer un ampli hifi. Ce tube étant fabriqué en grandes séries, il était meilleur marché que le EL34 normalement utilisé dans les amplificateurs. Par contre, la qualité sonore n'était pas au rendez-vous et il fallait utiliser le tube en montage triode, où la puissance disponible était très faible.

Le PL504 est apparu avec les télévisions à angle de déflection de 110°. Ces télévisions pouvaient avoir un meuble moins profond. Le tube a été précédé du PL500, mais a rapidement été remplacé par le PL504 qui a les mêmes caractéristiques, mais résiste mieux aux impulsions haute tension.

Ce tube peut fournir un courant de 400mA et résister à une tension de 7kV. Dans l'utilisation dans un téléviseur, le pic de 400mA est très court et à ce moment la tension anodique est d'environ 50V, ce qui limite la dissipation du tube. Ce tube a une dissipation maximale de 16W (utilisation comme étage de déflection horizontale), mais dans un amplificateur, on peut monter sans dommage à une dissipation de 22W. Ce tube peut déjà fournir une puissance considérable avec une tension d'alimentation de 250V.

Le EL34 est le tube typique utilisé dans les amplificateurs hifi. Le courant est limité à 100mA (150mA en pointe). Pour obtenir une puissance élevée, on fait normalement travailler le tube à une tension plus élevée, jusqu'à 800V au grand maximum. La dissipation est de 35W, mais certaines versions peuvent monter à 40W.

Le tube PL519 est plus gros que le PL504 (tout en utilisant le même soquet) et qui peut fournir une puissance plus élevée. Il était utilisé dans les téléviseurs couleurs alors que le PL504 servait dans les postes monochromes.

Le courant maximum qu'il peut fournir est 500mA en continu (1400mA en pointe). Ce tube a une connection supplémentaire pour g3 (le cache directeur), il est recommandé de porter cette grille a un potentiel de +20V.

Ce tube a déjà eu une vie bien chargée (dans une télévision, il fonctionne au maximum de ses capacités et il n'était pas rare que l'anode devenait rouge cerise au bout de plusieurs heures à regarder la télé).

Les marques foncées sur verre du tube sont provoquées par le bombardement ionique, des électrons qui ne sont pas captés par l'anode et viennent frapper le verre. C'est un signe que le tube a fonctionné à plein régime pendant plusieurs années.

On retrouve ces marques sur certains tubes PL504 et parfois PL805. Ce sont tous des tubes qui fonctionnent en tout-ou-rien avec un courant anodique élevé. Ce n'est pas un signe que le tube est en fin de vie.

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