Amplificateurs à tubes
Commande sur la grille-écran
Super triode

Le tube de puissance peut être commandé sur g2 (grille écran) au lieu de g1 (grille de commande). Ce type de montage est appellé "super triode" par analogie avec le montage pentode et triode (où la pentode est utilisée comme une triode).
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La commande sur g2 (la grille-écran) a été utilisé pour la première fois dans les amplificateurs à courant continu.

Un amplificateur classique reçoit son signal sur la grille g1 et le signal amplifié est prélevé sur l'anode. La tension sur l'anode est environ 100V plus élevée que la tension sur la grille. Chaque étage d'amplification augmente ainsi la tension d'alimentation nécessaire d'environ 100V. En pratique on ne construit pas d'amplificateurs à plus de 3 étages, cela nécessite une tension d'alimentation de 400V. Ces trois étages sont suffisants pour amplifier un signal de 1mV pour commander un relais.

Mais la grille g2 se trouve à un potentiel plus élevé, on peut avoir une tension identique sur g2 et sur l'anode. L'anode d'un étage peut ainsi être branché directement à la grille du tube suivant. Comme une commande sur g2 nécessite un peu de puissance, l'amplification d'un étage est limité à 20×.

En pratique la tension sur g2 est environ 10 à 20% inférieure à la tension sur l'anode, cela permet de réduire le courant de commande nécessaire et donc augmenter l'amplification. Avec un amplificateur à 4 étages, on a les tensions suivantes:

  • premier étage: entrée sur g1, tension sur l'anode de 60V
  • second étage: tension sur g2: 60V, tension sur l'anode: 90V
  • troisième étage: tension sur g2: 90V, tension sur l'anode: 120V
  • quatrième étage: tension sur g2: 120V, tension sur l'anode: 180V.
Une tension d'alimentation de 300V est suffisante pour un amplificateur à 4 étages, alors qu'il faut 400V pour un amplificateur à 3 étages à commande sur g1.

Ce type d'amplificateur était extrèmement difficile à stabiliser. Une légère variation de la tension d'alimentation faussait la mesure. L'amplificateur devait être alimenté en permanence pour éviter la dérive. On est très vite passé aux amplificateurs à signal alternatif, où la tension à amplifier est modulée, ce signal alternatif est ensuite amplifié et puis détecté, généralement par un démodulateur synchrone qui a une meilleure linéarité.

La commande sur g2 a définitivement été abandonnée avec l'arrivée de transistors comùplémentaires qui ne nécessitaient pas de condensateurs de couplage. Mais on a gardé à l'esprit qu'une commande sur g2 donnait moins de déformations du signal.

Super triode

La commande sur la grille écran est souvent appellé montage "super triode" par analogie avec le montage pentode et triode (où la pentode est branchée comme une triode). Mais le montage triode a des inconvénients, notament une puissance au moins trois fois moindre que le montage pentode. Le montage super triode n'a pas cet inconvénient, mais nécessite une puissance plus élevée de l'étage de commande. Il nécessite en plus une refonte complète du schéma, il n'est pas possible de passer d'un mode de fonctionnement à l'autre en basculant un interrupteur.

Les pentodes qui sont le mieux adaptées à la commande sur g2 sont celles qui ont un rapport élevé courant anodique/courant g2. Les tubes de déflection ligne des téléviseurs sont de bons candidats. Ces tubes ont une construction particulière, avec les spires de la grille g2 qui se trouvent dans l'ombre des spires g1. Ce ne sont pas de vraies pentodes, mais des tétrodes à flux dirigé.

En fonctionnement linéaire, la grille de commande (g1) produit une déflection des électrons et la grille g2 se trouve ainsi à l'ombre. Elle reçoit moins d'électrons et permet donc une commande du tube avec une puissance moindre.

Les tubes de déflection ligne sont donc ainsi parfois utilisés em mode super-triode. C'est principalement le cas quand le tube est utilisé comme amplificateur single ended (pas de push pull). Le tube PL500/PL504 pouvait sans problème être utilisé single ended même commandé sur g1, mais le PL509/PL519 plus puissant donne un son moins agréable en commande sur g1.

La déviation du signal qui est nécessaire pour commander totalement le tube de puissance est pratiquement identique à la tension nécessaire sur g1, mais il est nécessaire de fournir de la puissance (comme avec un amplificateur à transistors). Si on ajoute une contre-réaction sur g1 (voir les pages de détail) il faut une amplitude 5× plus élevée par rapport à une commande sur g1.

La puissance disponible en sortie avec une commande sur g2 est environ 10% moindre qu'avec une commande sur g1. Dans notre analogie montage triode/montage pentode, La commande sur g2 peut être assimilée à un montage UL (ultralinéaire).

A gauche le prototype d'un ampli SE avec commande sur la grille-écran. La distortion de l'étage de puissance était moindre que celle de l'étage de préamplification (moins de 1% avec une tension anodique de 200V et un courant de plaque de 75mA). Avec la contre-réaction, la distortion ne pouvait plus être mesurée (avec les appareils que j'avais à l'époque). La puissance disponible était par contre limitée à 4W à cause du transfo, qui doit être d'un type particulier avec un entrefer pour éviter la saturation magnétique.

Le circuit définitif est devenu un montage push pull avec contre réaction, me permettant de me passer du transfo SE (vous allez voir cela sur les pages de détail).

Quelques schémas pratiques sont détaillés sur ces pages:

Super triode single ended
Un circuit de principe, un circuit complètement élaboré que vous pouvez construire et un circuit de EAR (Esoteric Audio Research). Comme tous les circuits EAR, il s'agit d'un circuit très particulier, avec des points positifs, mais également des parties moins bonnes.

Super triode push pull
Un circuit que j'ai réalisé il y a plus de 20 ans maintenant. La contre-réaction du tube de puissance peut être appliquée aux autres circuits (single ended ci-dessus).

Pourquoi une telle complication???

Les puristes ésotériques ne jurent que par les triodes 300B (spécialement pour vous, il y a deux circuits que vous pouvez utiliser). Avez-vous déjà regardé le prix d'une telle triode? C'est un tube conçu par Western Electric, repris par les allemands avant la seconde guerre mondiale et actuellement fabriqué en masse en Chine. Le tube est utilisé très près de ses caractéristiques limites et généralement il faut remplacer les triodes au bout de 1000 heures de fonctionnement.

De plus, c'est une triode à chauffage direct (à cette époque la seule manière d'avoir une puissance suffisante). Mais le chauffage direct van vous compliquer la vie...

Les vrais tubes de déflection PL504, PL509 et PL519 sont pratiquement indestructibles, ils sont conçus pour fonctionner en permanence pendant 3 ans! Dans les télés couleurs, il n'était pas rare que l'anode devenait rouge foncé à cause de la dissipation. C'est dire que la qualité de ces tubes était excellente.

Il était donc tout naturel de tenter d'utiliser ces tubes dans un montage hifi. PL504 ca va en pentode single ended mais c'est pas le top. PL509/PL519 ca va en montage push pull, mais pas en single ended. En montage triode classique la puissance d'un PL509 est trop basse. Il ne reste plus que le montage super triode. C'est donc en éliminant tout les circuits boiteux qu'on est arrivé au montage super-triode!

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