Amplificateurs à tubes
Triode de puissance
GE 845

La triode de puissance General Electric 845 a été lancée en 1931 pour les applications où une puissance élevée est nécessaire.
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La triode de puissance à chauffage direct GE 845 peut travailler à une tension de 1250V avec un courant de 100mA en pointe. La dissipation anodique est de 75W (100W en pointe). Pour arriver à une telle puissance il fallait dans ces années là utiliser une cathode à chauffage direct: c'est le filament même qui joue le rôle de la cathode. L'anode est en graphite pour mieux résister aux hautes températures.

L'anode en graphite perd une petite quantité d'air pendant le fonctionnement et le vide n'est pas très élevé. Dans certains cas, l'ionisation du gaz est même visible au milieur du tube, entre les électrodes (teinte gris-bleu "electric blue"). C'est surtout le cas avec les tubes historiques dont le vide était moins poussé à la fabrication (et les getters n'étaient pas aussi actifs). Certains tubes de fabrication récente ont une anode métallique.

Avec une tension d'alimentation de 1000V et plus la cathode recouverte d'une couche d'oxyde de barium net tiendrait pas le coup très longtemps à cause du bombardement ionique. De plus, il y a une quantité de molécules d'air plus importante en comparaison d'autres tubes. C'est pour cela qu'on utilise le filament en tungstène comme cathode. Pour augmenter l'émission, on ajoute une petite quantité de thorium au filament. Mais pour avoir une émission suffisante, il faut une température plus élevée et le filament éclaire comme une lampe incandescente ("bright emitter") alors que les tubes avec cathode à l'oxyde de barium sont appellés "dull emitter". Le filament travaille sous 10V et courant de 3.25A. Le tube dissipe dont 32.5W en puissance de chauffage.

Le tube est principalement utilisé comme modulateur AM dans les émetteurs radio. Le tube modulateur transmet la puissance sonore au tube émetteur pour moduler le signal. La puissance audio nécessaire est relativement élevée et dépend du circuit utilisé. Pour un petit émetteur travaillant à 100W, il faut une puissance modulatrice de 50W en cas de modulation par la tension anodique. Lors de son lancement, le tube était par contre considéré comme étant trop puissant pour des applications audio normales.

On utilise encore ce tube dans certains amplificateurs, généralement des amplificateurs single ended où on essaie d'avoir le moins de composants possible sur le chemin du signal sonore. Grâce à la dissipation maximale élevée du tube on arrive à une puissance audio de 15W. C'est autant qu'avec un petit amplificateur push pull avec une paire de ECL86. Mais ici nous avons une dissipation totale de plus de 100W par canal (32W en puissance de chauffage et 75W en dissipation anodique).

Si la tension anodique est de 750V, la tension de la grille doit être de -98V et le signal alternatif doit faire 93Vpp. Le courant anodique est alors de 95mA pour une puissance audio de 15W (d = 5%). Attention, le tube a un soquet spécial!

Le tube travaille sous 1000V dans un montage push pull. Tension de grille de -175V, signal alternatif de 340Vpp entre les grilles, courant anodique de 40mA au repos et 230mA en pointe. On voit ici que le rendement des triodes est faible en comparaison du rendement des pentodes et tétrodes où la même puissance est obtenue avec une haute tension de 300V (tube EL509S). On ne construit pas tellement d'amplificateurs push pull avec le tube GE 845 en sortie à cause du signal de commande qui doit être très élevé et du rendement très médiocre des triodes. Ces amplificateurs coutent plus de 10.000€.

Le tube a une impédance d'entrée basse, la capacité de miller est élevée et l'amplification est faible (µ = 5.3). Dans certains amplificateurs on utilise un circuit comme si l'amplificateur devait travailler en classe A2, donc avec un tube supplémentaire branché en cathode suiveuse pour réduire l'impédance. On arrive à une puissance de 20W et plus dans le cas d'un vrai montage en classe A2 avec la grille qui peut devenir positive par rapport au filament.

Un montage assez standard avec la triode de puissance à chauffage direct General Electric 845. Il n'y a qu'un seul étage préamplificateur pour réduire le nombre de composants dans le chamin sonore, mais pour avoir un signal suffisament fort à la sortie du tube préamplificateur on utilise ici une self au lieu d'une résistance de charge (c'est le principe de l'étage parafeed). Une self a une impédance élevée et ne produit pas de charge pour le tube préampli. Le courant peut être plus important car la résistance ohmique de la self est très faible.

L'étage préamplificateur utilise un 6HV5, un tube assez special qui a été utilisé aux Etats Unis comme régulateur haute tension. Le tube a un soquet compactron (un tube à 12 broches). Les compactrons étaient la dernière mouture des tubes avant le grand remplacement par des transistors. Un tube compactron pouvait ainsi contenir 3 systèmes indépendants (par exemple pour les trois couleurs d'une télé couleurs).

C'est une triode à chauffage indirect à faisceaux dirigés avec grille cadre. La seconde grille est un cadre pour concentrer le faisceau d'électrons commed ans un tétrode à faisceaux dirigés, mais ce cadre n'est pas vraiment nécessaire pour les triodes. La tension anodique maximale est de 5.5kV (3.5kV en fonctionnement continu). La dissipation maximale est de 35W et le courant anodique maximal est de 325mA en pointe. Grâce à la grille cadre le tube peut être commandé avec une tension négative de seulement 4.4V. Le facteur d'amplification (µ) est de 300, ce qui est énorme pour une triode.

C'est un tube très rare qui fournit une puissance si élevée qu'il pourrait être utilisé comme étage de sortie. Ici on utilise spécifiquement le gain très élevé pour arriver à la tension de commande du 845. Le tube a une faible impédance d'entrée à cause de la grille cadre. Comme il s'agit d'une triode (sans grille écran), la capacité de miller est également très élevée. Le tube doit être attaqué via un potentiomètre de 10k par canal.

Il n'y a pas vraiment d'alternatives à ce tube: il faut un facteur d'amplification élevé, ce qui nous force pratiquement à utiliser un tube à grille cadre. Et ici nous n'avons pas tellement le choix dans les tubes européens: le PL802 pourrait éventuellement convenir. Ce tube est limité par la tension anodique maximale de 300V (ce qui nous permet tout de même un sweep de plus de 100Vpp). La dissipation maximale est également limitée à 6W, il faut donc réduire la tension d'alimentation à 240V, ce qui nous permet malgré tout d'arriver au sweep voulu. Si on réduit trop le courant anodique, on perd les aiguës à cause de la capacité de miller du tube de puissance.

La polarisation du préampli se fait par une résistance cathodique, tandis que celle du tube de puissance se fait par une tension négative.

La tension de chauffage n'est pas redressée. Il n'est pas recommandé de redresser la tension de chauffage des tubes à filament recouvert d'oxyde de barium car l'émission n'est alors pas uniforme. C'est moins important pour les cathodes en tungstène thorié qui résistent mieux aux courants élevés.

Le ronflement du secteur est normalement réduit par un potentiomètre qui permet d'ajuster le point milieu du filament (il n'y a pas de réglage sur le chéma montré ici).

Pour les tubes à filament en tungstène (sans couche d'oxyde) on peut redresser et filtrer la tension de chauffage pour éliminer le ronflement. Attention: un filtrage insuffisant est beaucoup plus mauvais que pas de redressement: le ronflement a une fréquence de 100Hz et il y a de nombreuses harmoniques qui s'entendent très fort.

Ci dessous un amplificateur push pull complet avec des tubes GE845 comme tubes de puissance. La puissance maximale est limitée à 40W pour avoir une longue durée de vie des tubes et un taux de distorsion très faible sans contre réaction. Le préampli et déphaseur est une double triode 6SL7 tandis que l'étage de commande utilise une double triode 6SN7. L'amplificateur coutait 6.500€ lors de son lancement.

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