Amplificateurs à tubes
Etage de puissance triode, pentode ou UL
Puissance

Les triodes ont souvent des meilleures caractéristiques que les pentodes quand on le emploie en montage push pull, mais la puissance est moindre. Pourtant il est presque possible d'obtenir le meilleur des deux mondes.
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Plusieurs schémas permettent de faire travailler les tubes de puissance en mode triode, pentode ou ultralinéaire. Un exemple est le schéma utilisant des pentodes EL34. Pour pouvoir bénéficier du mode UL, il faut disposer d'un transfo avec deux prises supplémentaires.

Le schéma générique à droite permet de passer du mode pentode (A) au mode triode (B) ou ultra-linéaire (C).

Le mode ultra linéaire (UL) est également appellé distributed loading (ou charge répartie) car la grille écran fournit également une partie de la puissance. Le terme "ultra linéaire" est en théorie réservé aux montages où la distortion est moindre que le montage pentode et triode. On a utilisé le terme triode-pentode, mais il ne recouvre pas exactement l'effet. Le terme triode-pentode est utilisé pour les tubes qui contiennent à la fois une triode et une pentode.

Les triodes ont généralement de meilleures caractéristiques quand on les emploie en montage push pull. Les triodes produisent plus d'harmoniques paires, mais celles-ci sont éliminée par le montage push pull symmétrique. Les pentodes produisent plus d'harmoniques impaires, qui ne peuvent pas être éliminées. Mais on ne trouve plus beaucoup de triodes de puissance. Par contre, une pentode devient une triode si on branche la grille écran à l'anode.

En moyenne la puissance disponible est réduite au quart quand on passe d'un mode pentode au mode triode, c'est une raison pour laquelle on trouve très peu de triodes de puissance.

Si on utilise un branchement entre les deux, on obtient un montage ultra-linéaire. Ce mode de fonctionnement n'est pas seulement la moyenne de la pentode et de la triode, il y a une chimie bien particulière qui se produit. En fait, on injecte de la contre-réaction sur la grille écran. Or la grille écran produit une déformation du signal inverse à la déformation sur la grille de commande (c'est la raison de la commande sur la grille écran).

En branchement pentode, on a une puissance élevée (24W) mais également un taux de distortion élevé de 10%. En branchement triode, on a une puissance de 7W avec un taux de distortion de 3%. Je suppose que si on aurait fait travailler le montage pentode à basse puissance (7W) on aurait également eu une faible distortion de 3% (une bonne raison pour éliminer le montage triode une fois pour toutes!)

Mais ce qui est bizarre, c'est que la distortion est moindre en montage ultra-linéaire: si la puissance est moyenne, la distortion est elle bien moindre à une valeur spécifique de prise médiane. Cette valeur dépend du tube utilisé, elle est de 43% pour un tube EL84 ou EL34 (pentodes classiques), où on obtient une puissance de 11W. On utilise souvent la valeur de 20% pour avoir un bon compromis (puissance un peu plus élevée de 15W et distortion encore très faible). Les courbes ont été tirées avec une paire de EL34 sous 300V (de là la puissance relativement faible) et une impédance primaire (transformateur) de 6kΩ.

Attention, cette courbe est applicable pour les vraies pentodes. Les tétrodes à flux dirigé ont leur "sweet spot" vers 15% (6V6, KT66, PL500,...), là où leur puissance est également un peu plus élevée. Si on utilise de tels tubes, il faut utiliser un transfo à prises à 20% (à défaut de 15%) pour profiter au maximum de l'effet ultra linéaire. Les tubes de déflection ligne ne sont que rarement utilisés en montage UL car la tension de grille écran doit être plus basse que la tension d'anode.

Pentodes classiques - Tétrodes à flux dirigé

Attention: le graphique est tiré pour un certain signal à l'entrée et une tension d'alimentation déterminée. Si on augmente le signal, on augmente également la distortion, si on augmente la tension d'alimentation, on peut obtenir une puissance plus élevée. La courbe dépend également de la classe de fonctionnement (A ou AB). Il n'y a donc pas une courbe standardisée.

Il n'est pas courant de remplacer la prise médiane d'un transfo par deux résistances. Le courant dans la grille écran est relativement important, ce qui nécessite des résistances de valeur pas trop élevée (1 à 4kΩ), or ces résistances absorbent une puissance audio importante.

L'amplification (gain en tension entre le signal sur la grille grille et sur l'anode) est réduite quand on travaille en mode triode: il faut une tension de commande 3 à 4× plus élevée pour obtenir une puissance donnée. Mais comme la limite de puissance est atteinte plus rapidement en mode triode, il faut une tension alternative identique sur la grille de commande, quel que soit le mode de fonctionnement, triode, pentode ou UL. C'est pour cela que la commutation entre les différents modes de fonctionnement peut se limiter à un interrupteur double.

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