Amplificateurs à tubes
L'étage de puissance
Push pull

La courbe de fonctionnement d'un tube est sa fonction de transfert: une tension variable à l'entrée en transformée en courant variable en sortie.
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Nous avons indiqué sur une page précédente les avantages et inconvénients d'un amplificateur push pull avec de nombreuses images d'oscilloscope qui montrent le passage graduel d'un mode de fonctionnement en classe A vers un mode de fonctionnement en classe AB. La page ici est plus théorique: elle montre comment les images d'oscilloscope apparaissent.

Courbes de fonctionnement Ug1/Ia

Ces courbes de fonctionnement doivent prouver qu'un amplificateur push pull a un fonctionnement plus linéaire qu'un amplificateur single ended.

La première image montre la courbe de fonctionnement d'un amplificateur single ended (un seul tube de puissance). Le point de fonctionnement est choisi de telle sorte qu'il se trouve au milieu de la partie la plus rectiligne de la courbe Ug/Ia.

La polarisation au repos est de par exemple -5V, et le sweep de la tension à l'entrée peut aller de -10V à 0V pour un courant anodique de 20 à 60mA. Normalement la grille de commande ne peut pas devenir positive.

Le second graphique montre le fonctionnement en montage push pull où le courant du second tube (graphique inférieur) s'ajoute au courant du premier tube.

On a déplacé le point de fonctionnement vers le point A, avec une tension de polarisation au repos de -10V. Le courant de repos total dans les deux tubes est environ identique au courant de repos dans un seul tube d'un montage single ended (40mA).

    Ce que nous voyons, c'est que le sweep est devenu deux fois plus grand, notament de -20V à 0V pour chaque tube. L'amplificateur peut être commandé avec un signal plus important et fournira également un signal en sortie plus important, un courant de 3 à 60mA par tube.

Le cut-off du tube supérieur se trouve un peu à gauche du point 0 gauche (qui correspond à 0V sur la grille du tube inférieur). Le tube supérieur et le tube inférieur restent donc en permanence en conduction: c'est toujours une classe de fonctionnement A1.

    La partie courbe de la caractéristique d'un tube est compensée par la partie courbe de l'autre tube. La courbe totale (en cyan) correspond de très près à une ligne droite: l'amplificateur est plus linéaire qu'un amplificateur single ended, et il permet un signal à l'entrée d'amplitude double.

    Pour obtenir plus de puissance, certains amplificateurs travaillent en classe A2 ou AB2, donc avec un signal à l'entrée plus important, la tension sur la grille de commande peut devenir positive. Tous les tubes ne peuvent pas fonctionner avec la grille de commande positive (élimination du nuage d'électrons à proximité de la cathode et bombardement ionique de la cathode plus important). De plus, il faut un circuit de commande adapté pour permettre un fonctionnement avec une grille de commande qui peut devenir positive.

Le point de fonctionnement idéal des tubes peut être différent selon les tubes utilisés (3° graphique). Les tétrodes ont une courbe rectiligne à partir d'une tension de grille plus négative: la partie rectiligne commence avec une tension de grille de commande plus négative.

On peut donc réduire le courant de repos pour profiter d'un sweep plus important et donc d'une variation du courant anodique plus importante. Ici le courant dans les tubes de puissance peut devenir nul dans un tube quand l'ampli travaille à puissance plus élevée.

Comme le courant de repos est plus faible, on a une augmentation du rendement, qui est de maximum 50% pour l'ampli travaillant en classe A1 et de 75% pour un ampli travaillant en classe AB1. Le courant de repos est d'environ 10mA et peut monter à 80mA, puisque le sweep autorisé devient plus grand.

Mais l'amplificateur avec des tétrodes à faisceaux dirigés n'a pas que des avantages: l'addition des deux courants anodiques ne permet pas une courbe parfaitement rectiligne: elle est plus courbe pour les puissances élevées. Les amplificateurs à tétrodes produisent moins de distorsions à basse puissance, mais les distorsions augmentent rapidement à puissance élevée. C'est pour cette raison que les tétrodes à faisceaux dirigés (genre 6V6, 6L6, KT77, PL504, PL508, EL509) n'ont pas détroné les pentodes classiques (EL84 et EL34).

    L'amplificateur à tétrodes à faisceaux dirigés peut également travailler en classe AB2, donc avec une tension de grille de commande qui peut momentanément devenir positive. Un tel montage était utilisé pour le public address où une puissance très élevée est nécessaire (avec une distorsion relativement importante). Certaines tétrodes à faisceaux dirigés utilisés dans la déflection magnétique des téléviseurs peuvent être utilisés en classe AB2 grâce à leur cathode plus large.

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