Amplificateurs à tubes
Les classes de fonctionnement
A, B, AB, C

Les classes de fonctionnement standard des tubes (ce sont les mêmes que les classes des amplificateurs "solid state").
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Polarisation par résistance cathodique


Polarisation par tension négative
nécessaire en cas de fonctionnement en classe AB, B ou C

Classe A
C'est la classe la plus utilisée. Le tube est polarisé de telle manière qu'il travaille au milieu de sa courbe. Le tube est toujours en conduction, et quand le signal est trop fort, il y a des déformations aussi bien dans les parties positives que négatives.

La polarisation est généralement obtenue par une résistance cathodique de faible valeur, pour qu'il y ait une chute de tension juste suffisante pour faire fonctionner le tube au milieu de ses caractéristiques (c'est également valable pour les tubes de puissance). La résistance est normalement découplée par un condensateur électrochimique pour que la résistance ne réduise pas l'amplification de l'étage, voir schéma 1 à droite.

La polarisation par résistance cathodique est automatique et ne nécessite pas de réglages.
Les étages préamplificateurs (signal microphonique) ont généralement une polarisation automatique par résistance de fuite de valeur élevée (voir polarisation des tubes).

Utilisation de la classe de fonctionnement A

Un fonctionnement en classe A est nécessaire pour tous les étages asymmétriques (étages préamplificateur et étages de puissance single ended), puisqu'il n'y a pas de second tube qui peut prendre le relais quand le premier tube se bloque. Mais un étage push pull peut également fonctionner en classe A. Pour certains types de montages push pull (SRPP économique) c'est même une nécessite, pas pour d'autres montages.

L'avantage d'un amplificateur push pull fonctionnant en classe A c'est qu'il n'y a pas de brusque passage de la conduction au bloquage. Le passage est plus brusque avec des transistors bipolaires (BJT: bipolar junction transistor) et c'est pour cela que certains mélomanes préfèrent les amplificateurs à lampes, qui même quand ils travaillent en classe AB ont un passage de la conduction au bloquage plus graduel.

Un autre avantage, c'est que l'impédance de sortie est plus basse et constante car les deux tubes de sortie participent simultanément au signal de sortie. Dans un amplificateur en classe AB, il y a un endroit dans la courbe du signal où l'amplification des deux tubes est faible (signaux de faible niveau) et cela peut causer des distorsions si la charge est complexe (comme un haut parleur). Cette distorsion ne peut pas suffisamment être corrigée par la contre réaction, car la distorsion se produit lors du passage du niveau zéro.

Il ne s'agit pas de la distorsion de croisement à proprement parler d'un amplificateur travaillant avec un courant de repos trop faible (elle se voit très bien à l'oscilloscope), mais d'une distorsion plus insinueuse qui rend le son "rugeux". Il faut ici se baser non pas sur la tension de sortie, mais sur le courant que l'ampli fournit. Le haut parleur a une impédance complexe auec un déphasage réactif (le courant est en retard sur la tension). Quand la tension en sortie est nulle, il y a toujours un courant qui circule dans le haut parleur. L'ampli doit donc controler le haut parleur à une tension de sortie nulle, là où le courant que l'ampli peut fournir est minimal.

C'est pour cela qu'il faut choisir un courant de repos plus important que le minimum nécessaire pour avoir un sinus parfait à l'oscilloscope sur une charge fictive (ohmique). Mais pour ceux qui préfèrent un son plus dynamique, il y a des techniciens qui préfèrent une polarisation limite. Le courant de repos élevé produit un son plus "rond", plus "mœlleux", plus "chaud", typiquement le son qu'on recherche avec un ancien amplificateur à "lampes".

Classe B
Avec cette classe de fonctionnement, le tube n'est en conduction que pendant l'alternace positive du signal à l'entrée. Cette classe de fonctionnement n'est utilisée que dans les étages de puissance push pull où un tube de puissance amplifie quand l'autre est coupé. La polarisation de la grille est si négative que le tube n'est en conduction que pendant 50% du temps. En l'absence de signal, les deux tubes d'un push pull sont à la limite de la conduction.

Cette classe de fonctionnement permet un rendement plus élevé (maximum théorique de 78%, 50% en pratique) que la classe A (rendement théorique maximum de 50%, 35% en pratique). La consommation est nettement plus faible quand la puissance demandée est nulle ou faible.

Utilisation de la classe de fonctionnement B

La classe B était utilisée pour les amplificateurs de sonorisation qui doivent fournir une puissance élevée et où la qualité sonore n'est pas très importante (diffusion de la parole dans les grands espaces et rassemblements).

Classe AB
La classe B produit des distorsions notables quand un tube passe en conduction et l'autre s'arrête de fonctionner. Il y a un "trou" où les deux tubes conduisent trop peu. Un étage fonctionnant en classe AB a ses deux tubes push pull qui conduisent un peu en l'absence de signal. Le rendement est un peu moins bon que la classe B.

La polarisation de la classe AB, B et C est toujours obtenue par une tension négative réglable.
Cela complique le schéma de l'ampli (alimentation supplémentaire) et nécessite un réglage à refaire à chaque remplacement des tubes de puissance. La résistance de 1Ω permet de mesurer le courant cathodique.

Utilisation de la classe de fonctionnement AB

C'est la classe de fonctionnement la plus utilisée dans les amplificateurs push pull car elle permet une puissance plus élevée avec des tubes d'une dissipation maximale donnée.

Elle est utilisée aussi bien avec les amplificateurs à lampes que les amplificateurs solid state. On utilise souvent un courant de repos plus élevé pour les amplificateurs à lampes car cela améliore la qualité du son, mais certains préfèrent un ampli avec un son plus agressif et un courant de repos plus faible.

Classe C
La classe C est uniquement utilisée pour les amplificateurs des émetteurs de radio. Les tubes de puissance ne sont en conduction que moins de la moitié de la période. Les tubes de puissance doivent nécessairement être suivis par un ou plusieurs circuits accordés pour transformer les impulsions en signal sinusoidal qui peut être envoyé à l'antenne.

Cette classe de fonctionnement procure un très haut rendement qui est bien nécessaire dans les émetteurs qui ont une puissance de plusieurs kW ou plus.

Utilisation de la classe de fonctionnement C

Ce mode de fonctionnement n'est pas utilisé dans les amplificateurs audio et n'est donc pas décrit plus en détail ici.

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