Amplificateurs à tubes
l'alimentation de la grille écran
Alimentation

Images d'oscilloscopes du signal de sortie d'un amplificateur dont la tension de grille écran est stabilisée et compensée. L'alimentation stabilisée est décrite ici.
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En regardant les images d'oscilloscope, on se rend rapidement compte de la nécessité d'une alimentation stabilisée (et si possible compensée) pour la tension de la grille écran. C'est surtout le cas pour les tétrodes à faisceaux dirigés qui ont une construction particulière des grilles.

Première série d'images d'oscilloscope

  1. Signal en sortie avec une amplitude de 4Vrms (puissance de 3.2W)
    Le signal n'est pas déformé, mais à partir d'une amplitude plus élevée il se produit une distorsion de croisement (crossover) très visible. C'est bizarre, car le courant de repos est de 10mA (tubes de puissance EL508 qui ont assez avec un courant de repos de 8mA pour fournir un sinus parfait). C'est encore plus bizarre quand on sait que normalement la distortion de croisement est surtout présente avec les signaux de basse amplitude, pas avec les signaux de forte amplitude où la distorsion disparait dans le signal quand il a plus de 10V crête à crête.

  2. Signal en sortie avec une amplitude de 8.4Vrms (puissance de 14.1W)
    La distorsion est fortement présente, comme si la tension de la grille de controle était devenue plus négative. Ce n'est pas le cas, la tension est bien stable à -29V. La distorsion est causée par l'alimentation qui chute de 339V à 272V (tension anodique) et de 208 à 168V (grille écran). C'est la dernière tension qui pose problème, une réduction de cette tension a le même effet qu'une tension de grille de controle plus négative.

  3. Signal en sortie avec une amplitude de 8.5Vrms (puissance de 14.5W)
    Signal d'oscilloscope avec alimentation de grille écran adaptée: la distorsion de croisement a disparu et la puissance est plus élevée (limitée par le clipping, causé par la tension d'alimentation plus faible).
Conclusion: l'alimentation stabilisée et compensée permet à l'ampli de travailler avec un courant de repos plus faible sans causer de distorsions. L'amplificateur a plus de puissance, c'est comme si on ajoutait un turbo à une ancienne voiture.

Le transformateur doit débiter un courant plus important (125mA par canal au lieu de 110mA), mais cela ne pose aucun problème car cette charge supplémerntaire n'est présente que pendant les pics sonores. En moyenne le courant est de 50mA par canal et le transfo est conçu pour 200mA (pour les deux canaux).

Seconde série d'images d'oscilloscope

L'amplificateur reçoit des impulsions (ce qui correspond plus à la réalité qu'un signal sinusoidal continu):
  • Impulsion (burst) de 110Hz, 10 périodes (91ms)
  • Fréquence de répétition de 1s.
  • Tension en pointe est de 28.1V, donc 9.96V rms
  • Puissance en pointe 19.85W
  • Puissance moyenne 1.8W

La première image d'oscilloscope est celle d'un amplificateur avec une alimentation stabilisée et compensée pour la tension de la grille écran. Il n'y a pas de chute de puissance pour une impulsion d'environ 100ms (alors que la tension anodique chute de plus de 10%).

La tension des grilles écrans de l'ampli (première image à gauche) est déterminée par une résistance. Quand l'amplificateur doit fournir une puissance plus élevée, les étages de puissance tirent un courant plus important, aussi bien sur l'anode que sur la grille écran. Le courant de la grille écran augmente même plus que le courant de l'anode, surtout avec les tétrodes à flux dirigé qui ont une construction particulière.

Le courant de grille écran plus important produit une chute de tension plus élevée sur la résistance de fuite. La tension sur la grille diminue et les tubes de puissances ne peuvent plus fournir la même puissance.

Cela se voit bien sur l'image d'oscilloscope. La tension est mesurée en sortie de l'ampli. Une chute de tension de 10% produit une perte de puissance de 20%. Au bout de 100ms la puissance se stabilise à 75% de la puissance en pointe (ce qui est normal pour un amplificateur à lampes classique, mais qui peut être évité).

Sur la seconde image à gauche on voit en plus une distorsion crossover: la tension de grille écran plus basse a le même effet qu'une tension de grille de commande plus négative. C'est donc normal que ce type de distorsion apparait avec certains amplificateurs à lampes, alors que cette distorsion est normalement présente à bas volume dans les amplificateurs à transistors.

L'image à droite et la première image à gauche proviennent du même ampli, mais avec une alimentation compensée de la grille écran sur la première image.

La seconde image à gauche provient d'un amplificateur de guitare qui produit un mauvais son. On recherche des distorsions harmoniques spécifiques avec un amplificateur de guitare, mais ce n'est pas le type de distorsion qu'on voit à l'écran qui est apprécié: cet ampli a vraiment un problème!

La distorsion de croisement (crossover) est causé par la résistance des grilles écran dont la valeur avait fortement augmenté. A faible puissance la tension des grilles écran est toujours correcte, mais la tension chute à forte puissance.

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