2. Impédance dynamique

Ra est l'impédance dynamique du tube. Tout comme la transconductance, il s'agit d'une mesure dynamique, on varie la tension anodique (pour mesurer la pente on varie la tension de la grille). Le résultat est indiqué en ohms (R = U/I).

L'impédance dynamique montre l'influence de la tension anodique sur le courant anodique. On peut augmenter cette impédance en augmentant la distance entre la cathode et l'anode. La position de la grille n'a que peu d'effet sur l'impédance du tube.

Les tétrodes et pentodes qui ont une grille écran placée entre la grille de controle et l'anode ont une impédance élevée: le courant anodique n'est que peu déterminé par la tension anodique. C'est comme si le tube se comportait comme puits de courant (current sink) controlé par la tension sur les grilles.

Triode: pour une tension qui va de 200V à 250V, nous avons une augmentation du courant de 31mA, ce qui nous donne une impédance dynamique de 1.6kΩ (triode de puissance).

Pentode: pour une tension qui va de 250V à 300V, nous avons une augmentation du courant de 1mA, donc une impédance de 50kΩ.

Le graphique (très générique) permet également de controler si le tube a un fonctionnement linéaire: il faut que les lignes soient parallèles et équidistantes quand on passe d'une tension de grille de -2V à -4V et -6V.

Quel est l'avantage d'une impédance élevée?
Une lampe avec une impédance élevée permet d'obtenir un facteur d'amplification plus élevé (amplification de tension dans les étages préamplificateurs). L'impédance élevée n'apporte aucun avantage dans le cas de tubes de puissance, au contraire (mauvais amortissement du haut parleur).

Pourquoi utilise-t-on alors des pentodes dans l'étage de puissance, alors qu'elles ont une impédance plus élevée, ce qui necessite d'utiliser un transformateur avec un rapport de transformation plus élevé?

Quand le tube travaille avec un signal variable, il se développe une tension alternative importante sur l'anode (souvent plusieurs centaines de volts). Avec des triodes, le signal variable sur l'anode produit une forte réduction de l'amplification: le tube a besoin d'un signal de commande très important et malgré tout il n'est pas possible d'arriver à la même déviation du signal en comparaison d'une pentode. Le rendement de la triode est faible car la déviation maximale théorique ne peut pas être atteinte, et de loin. La pentode par contre produit un courant déterminé par la tension sur la grille de commande (et celle sur la grille écran) et l'influence de la tension anodique est faible.

L'impédance dynamique élevée peut être compensée par une contre réaction en tension qui va améliorer le facteur d'amortissement de l'ampli. Cette contre réaction est plus nécessaire pour les tubes qui ont une impédance dynamique élevée (pentodes). Sans contre réaction les pentodes ne peuvent pas amortir suffisament le haut parleur qui va produire un son coloré.

Comment augmenter l'impédance dynamique du tube?
Il faut réduire le pas de la grille (les spires sont plus rapprochées). Les spires rapprochées réduisent l'effet de la tension anodique sur le courant anodique, la grille agissant comme une sorte d'écran électrostatique.

C'est encore plus le cas avec les tubes multi grilles (tétrodes et pentodes). Ce n'est pas sans raison que la seconde grille est appellée grille écran: elle isole un peu plus l'anode de la cathode.

Avec la triode, le courant augmente rapidement avec la tension anodique. Le tube se comporte comme une résistance de faible valeur. Ce qu'on voit également, c'est que les lignes sont parallèles et équidistantes: le tube a une amplification linéaire.

Avec la pentode nous voyons que le courant augmente moins vite avec la tension anodique. La courbe est déformée et ce qu'on remarque surtout c'est le coude de la tétrode qui apparait quand la tension anodique est inférieure à la tension de la grille écran. Le courant anodique est plus faible à cause des électrons issus de l'anode (émission secondaire) qui sont captés par la grille écran et réduisent le courant anodique. Les courbes ne sont pas équidistantes: l'amplification est moindre pour les tensions de grille de controle très négatives. Le tube est moins linéaire pour les sweeps importants.

La suite: le facteur d'amplification.