Amplificateurs à tubes
Résistances d'arrêt et résistances de polarisation
Petits détails
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Deux composants que l'on retrouve dans presque tous les amplificateurs: les résistances d'arrêt et les résistances de polarisation de grille.
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Résistances d'arrêt

Le but des résistances d'arrêt est de réduire les oscillations parasites (Barkhauzen). Les oscillations apparaissent principalement avec les tubes de puissance et certains tubes y sont plus affectés que d'autres. Souvent les oscillations sont inaudibles (fréquence d'oscillation supérieure à 20kHz) mais elles bouffent de la puissance, déplacent le point de fonctionnement correct du tube et font griller les tweeters.

Les résistances d'arrêt fournissent un chemin d'impédance plus élevée, qui amortit les oscillations. Certains tubes ont besoin de telles résistances d'amortissement (sur la grille de commande et la grille d'arrêt), d'autres tubes peuvent être stabilisés par une petite capacité entre la grille de commande et l'anode. Cette dernière solution permet de stabiliser un tube de façon déterminée en réduisant l'amplification pour les fréquences élevées (inaudibles).

Le petit condensateur (une centaine de pF au maximum) peut être nécessaire pour les montages qui ont tendance à osciller comme les pentodes et les montages cascode. Il permet de déterminer précisément la limite haute de la bande passante, quel que soit le tube utilisé: on n'est plus à la merci de la capacité propre de la grille (qui peut être différente d'un fabricant à un autre). Cette solution est souvent nécessaire pour limiter la bande passante d'un ampli qui a une contre réaction importante.

L'extrait de schéma en haut à droite montre les résistances d'arrêt d'un tube EL34. Pour une lampe EL84 on utilisera une valeur de 100Ω pour la grille d'arrêt et de 1kΩ pour la grille de commande. Comme dans beaucoup de situations, la valeur correcte doit être déterminée au pifomètre.

L'emploi de résistances d'arrêt n'empèche pas l'utilisation d'un petit condensateur limiteur de bande passante. Un exemple de ce condensateur, qui relie la sortie à l'anode du tube précédent est indiqué en rouge dans le second schéma (amplificateur SRPP, maintenant que vous êtes à la fin des pages de ce manuel, vous devriez savoir ce que c'est). Cet amplificateur est utilisé dans une télévision, là où la bande passante est limitée à 15kHz en FM (et beaucoup moins pour les français qui utilisaient une modulation AM).

Pour certains tubes qui ont une plus grande tendance à osciller (en particulier les tubes PL509 et PL519) on peut placer une self dans le fil d'anode (à placer le plus près possible du capuchon d'anode). La self fait 22µH et est conçue pour un courant de 3A.



Polarisation par résistance de grille de valeur élevée
(étages préamplificateurs uniquement)

Polarisation du tube

La grille de commande doit avoir un potentiel légèrement négatif par rapport à la cathode. Deux systèmes peuvent être utilisés: une résistance de fuite de valeur élevée (sur la grille) ou une résistance de cathode.

Polarisation par résistance de grille de valeur élevée

Il apparait une légère tension négative sur la grille à cause des électrons qui sont captés par la grille. Cette tension se stabilise automatiquement: si la grille devient plus négative, elle repousse plus les électrons, et il y en aura moins qui vont s'y déposer. La valeur de la résistance de fuite doit être de 1MΩ ou plus, mais cela dépend du tube utilisé.

Cette méthode n'est pas applicable directement pour les tubes de puissance. La valeur élevée de la résistance de fuite fait que le point de fonctionnement n'est pas bien défini. Les tubes de puissance ont généralement besoin d'une tension négative plus élevée qu'un tube basse puissance et cette tension ne peut pas être obtenue par ce système. Le signal alternatif qui fait plus de 10V va encore plus déplacer le point de fonctionnement.

Si la grille de commande devient contaminée par des débris issus de la cathode (ce qui arrive souvent avec des tubes utilisés à forte puissance), la grille va commencer à émettre des électrons, la rendant positive au lieu de négative. C'est la raison pour laquelle la résistance de grille d'un tube de puissance a une valeur relativement basse, 470kΩ au maximum.


Polarisation par résistance cathodique

La résistance de cathode produit une chute de tension, rendant la cathode positive par rapport à la grille qui est maintenue à la masse. La résistance de la grille a généralement une valeur plus basse.

Première image à droite: dans un étage préamplificateur, on profite parfois de la résistance de cathode pour injecter une contre-réaction en provenance du secondaire du transfo de haut parleur; cela permet de réduire les déformations. La contre réaction est le signal en rouge. La triode fonctionne alors en comparateur.

Dans certains cas on utilise des résistances de cathode non-découplées pour stabiliser le gain d'un étage. Cela se fait surtout dans les étages de préamplification. Un inconvénient d'une résistance de cathode non-découplée c'est l'augmentation de la résistance interne du tube: ce procédé n'est que peu utilisé et jamais pour les étages de puissance.

Un circuit déphaseur de type "long tail" (à gauche) utilise la résistance de cathode commune pour générer les deux tensions déphasées de 180° (voir la page consacrée aux circuits déphaseurs). La résistance de cathode ne peut pas être découplée.

Le circuit utilise un déphaseur classique de type cathodyne, suivi d'un étage amplificateur à résistance de cathode commune non découplée (R11 = 1.5kΩ).

Ce type de circuit produit deux signaux parfaits de même amplitude (mais de phase inverse) et l'impédance de sortie des deux tubes est identique.

Ce montage à 3 triodes est appellé Williamson et permet de commander directement des tubes qui nécessitent une tension de commande élevée.

Seconde image à droite un exemple d'étage de puissance single ended. Cet etage produit une puissance de quelques watts. Les circuits de polarisation qui sont plus complexes dans le cas d'étages de puissance sont décrit plus en détail sur la page de la polarisation des étages de puissance

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