Amplificateurs à lampes
Les triodes comme tubes de puissance
Triodes

Introduction sur les a mplificateurs utilisant des triodes comme lampes de puissance. On vous parle d'un fabricant (PSVANE), d'une triode et d'un peu de tout.
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PSVANE

La triode à droite est une triode moderne, construite par PSVANE, un fabricant chinois spécialisé dans les lampes de radio ésotériques. On trouve principalement des triodes à chauffage direct et quelques tubes modulateurs comme le 845, qui est un tube qui a été utilisé avant la seconde guerre mondiale comme modulateur AM.

Le tube à droite ressemble à un tube fabriqué dans les années 1930 quand les techniques de fabrication étaient encore archaiques. Pour éviter que les électrodes se touchent, on les place à distance des autres électrodes (avec comme conséquence un facteur d'amplification très bas).

L'assortiment de PSVANE est classé en trois catégories:

  • La série horizon qui regroupe les lampes à prix normal, on y trouve les tubes classiques 12AU7, 12AT7 et 12AX7 (enviropn 50€ la paire) ainsi que le EL36 (80€ la paire). Les triodes de puissance coûtent environ 200€ la paire.

  • On retrouve environ les mêmes tubes dans la série art, mais ici ils ont une bande noir qui fait très distingué et qui double le prix. Les triodes doubles coûtent maintenant 70€, le EL34 n'est disponible qu'en version 6CA7 (138€) et le 845 coûte 655€ la paire. Une broutille.

  • Et pour terminer nous avons la série acme (traduction en français: zénith) où le 845 coûte 900€ la paire.
On voit qu'il s'agit d'un site pour amateurs très peu éclairés (bien que les lampes à cathode en tungstène thorié éclairent (et consomment) autant qu'une lampe à incandescence de 30W). On n'y trouve aucun datasheet, mais deux ou trois versions d'une même lampe. Quand Telefunken fabriquait ses lampes, il y avait une seule version, et elle était parfaite.

On ne trouve pas de lampes moins ésotériques, pas de ECL86 (qui était employée dans certains amplificateurs B&O et dans les téléviseurs), pas de ELL80 ni de ECLL800 (des tubes pourtant très demandés), pas de EL508 (un son puissant et détaillé). En fait, on ne trouve que deux lampes ayant la nomenclature Philips/Mullard: le EL84 (en version horizon) et le EL34 (en version horizon et "treasure").

C'est un site qu'il ne faut pas consulter en tant que concepteur d'amplificateurs, car on n'y trouve aucun datasheet. Ces données sont importantes pour déterminer le point de fonctionnement le plus optimal des lampes, surtout pour les tubes les moins connus.

Je peux comprendre l'utilisation de lampes dans un ampli, personellement je réalise pratiquement tous mes amplis avec des lampes de déflection magnétique de téléviseurs. Mais reprendre des lampes conçues avant la seconde guerre mondiale, c'est aller trop loin. Pourqui ne pas alors retourner aux tourne disques mécaniques 78 tours à aiguille en métal?

Triode américaine 845

La triode à chauffage direct est un "bright emitter" a une cathode en tungstène thorié qui doit être chauffée à environ 1400° pour émettre des électrons. Le métal a une couleur jaune-blanc. Une fois que des tubes plus modernes ont été produits (à cathode recouverte d'oxide de barium) on a balancé ces anciens tubes aux oubliettes (sauf pour les puissances les plus élevées).

Le problème ici c'est qu'aucune spécification n'est donnée pour le tube. On voit quelques photos, mais pas de points de fonctionnement ni de limites de fonctionnement. Le 845 fonctionne avec une tension d'alimentation de 1250V (pour obtenir la puissance la plus élevée) et a besoin d'une tension d'attaque de 400Vpp (140Vrms). C'est un tube avec des caractéristiques extrèmement linéaires, mais il est difficile à utiliser. Les distorsions proviennent principalement de l'étage d'attaque car il n'y a pas beaucoup de triodes préamplificatrices qui peuvent fournir un sweep de 400V (la tension d'alimentation doit être de plus de 500V).

L'image d'oscilloscope montre les caractéristiques du 845: en horizontal la tension anodique et en vertical le courant anodique. Plusieurs tracés sont dessinés, chaque fois avec une tension de grille différente: 0V, -50V, -100V,... Il existait à l'époque des appareils spéciaux pour fournir les différentes tensions variables. Les signaux étaient envoyés à un oscilloscope et s'il fallait prendre une photo on utilisait un long temps de pose.

On voit que les courbes sont parfaitement équidistantes pour une tension de grille allant de 0 à -200V (et même -250V si vous voulez une coloration avec des harmoniques paires). C'est un signe que le courant anodique est parfaitement proportionnel à la tension de grille. Les courbes sont droites à partir d'un courant de 20à 30mA.

Les triodes dans un étage de puissance

Si on n'utilise que peu de triodes comme étage de puissance, c'est que l'amplification d'une triode est moindre que celle d'une pentode. La raison est l'effet contre réaction interne causée par la tension sur l'anode qui influence le courant anodique. Dans une pentode la grille écran isole électrostatiquement l'anode, qui n'influence que très peu le courant anodique.

L'amplification moindre d'une triode par rapport à une pentode ne joue pas dans les étages préamplificateurs où on a généralement un gain suffisant. Pour obtenir un gain élevé, on place la grille très près de la cathode et on utilise un pas très rapproché pour réduire l'influence de l'anode.

Pour obtenir une puissance donnée il faut un signal environ trois fois plus important sur la grille, ce qui fait que le tube qui attaque le tube de puissance produit également une distorsion. Pour une puissance de 4W le signal alternatif en entrée doit avoir une valeur de 30V effectifs, alors qu'on a assez avec 10V si on utilise une pentode.

La triode avec son impédance de sortie relativement basse agit comme un générateur à tension constante. Le haut parleur a une impédance qui augmente avec la fréquence (le haut parleur agit comme un self). Le courant dans le haut parleur diminue donc avec la fréquence. Un amplificateur à triode en sortie a donc tendance à moins amplifier les fréquences élevées.

L'effet est encore augmenté avec la capacité de Miller plus élevée avec une triode qu'avec une pentode. La capacité de Miller, c'est la capacité entre la grille et l'anode multipliée par le facteur d'amplification du tube. Cette capacité parasite cours-circuite les fréquences élevées vers la masse. Pour avoir une amplification suffisante, le tube préamplificateur a une résistance anodique de valeur élevée, ce qui augmente l'effet Miller.

Une pentode présente par contre une impédance de sortie élevée et se comporte comme un générateur à courant constant. Lorsque la fréquence augmente, le courant reste constant, ce qui fait que la tension développée aux bornes du haut parleur augmente avec la fréquence. La pentode produit ainsi un signal avec des aiguës plus présentes.

Les triodes ne sont pas souvent utilisées en montage single ended, la dissipation d'une triode étant trop limitée, la puissance qui peut être envoyée au haut parleur est vraiment très faible (en pratique 1/3 de la dissipation anodique du tube). Ce ne sont que les triodes les plus puissantes qui peuvent être utilisées en montage single ended.

L'utilisation de triodes est actuellement limitée aux montages ésotériques (et beaucoup trop chers) ou aux amplificateurs pour casque d'écoute, où une puissance de moins de 1W est amplement suffisante. Pour obtenir cette puissance une tension alternative (sweep) de quelques volts sur la grille de commande est suffisante.

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