Comprendre les différents tubes de puissance et leurs abréviations

Les différents type de tube d’amplification, également appelés lampes, résultent de l’ajout progressif de composants afin d’en modifier le comportement. Nous allons voir dans un premier temps quel sont les types de tubes les plus communs ainsi que leurs fonctionnements.

Le principe de base : La Diode à vide

Pour comprendre le fonctionnement d’un tube d’amplification, il faut tout d’abord commencer par expliquer la mécanique à l’œuvre dans une diode à vide, souvent utilisée comme redresseur.

Le principe est simple, dans un tube à vide l’on va positionner deux électrodes de part et d’autre, une chargée positivement, l’autre négativement, puis, à l’aide d’un filament au fonctionnement similaire aux lampes à incandescence, on va faire chauffer l’électrode à la charge négative. Cette action va avoir pour conséquence d’arracher des électrons de cette dernière qui vont alors être propulsés vers l’électrode chargée positivement. Ainsi, la chaleur produite par le filament va créer du courant entre les deux électrodes. Dans un tube, l’on nomme l’électrode émettrice d’électron « la cathode » et l’électrode réceptrice « l’anode ».

Le tube d'amplification de plus simple : la Triode

À ce fonctionnement de base, la triode vient ajouter une grille de contrôle, elle aussi alimentée, entre la cathode et l’anode. En faisant varier la tension dans la grille vis à vis de celle de la cathode, il est possible d’absorber une partie des électrons émis par cette dernière, créant un courant variable entre l’anode et la cathode. Cette variation de courant est alors convertie en variation de tension et donc, de puissance : le signal est alors amplifié.

Une fiabilisation de la triode : la Tétrode

Le défaut principal de la triode est sa tendance à une oscillation du signal en raison de la capacitance du couple grille/anode. Pour remédier à cela, une grille écran est ajoutée entre l’anode et la grille de contrôle. Cette dernière agis comme un bouclier électrostatique entre les deux élément, permettant non seulement de régler le problème d’oscillation du signal, mais aussi de fonctionner à une fréquence plus élevée. De plus, la grille écran étant chargée positivement, elle participe à l’attraction des électrons de la cathode, augmentant la vitesse de ces derniers et donc, le gain du tube.

Une nouvelle évolution des tubes : La Pentode

La tétrode n’a malheureusement pas que des avantages, l’ajout d’une grille écran et l'accélération des électrons qui en résulte permet, certes une augmentation du gain, mais cela entraîne aussi un effet appelé « émission secondaire ». Il s’agit d’un phénomène physique pouvant être résumé comme suit, une particule percutant une surface avec suffisamment d’énergie va faire emmètre à ladite surface de nouvelles particules. Dans le cas qui nous intéresse, les électrons accélérés vont venir frapper l'anode si fort qu'elle va alors libérer de nouveaux électrons à partir du métal qui la compose, ces derniers vont alors venir s’ajouter au courant total. Cette augmentation de courant entraîne une résistance négative sur certaines plages de tension.

Pour répondre à ce problème, une nouvelle grille chargée négativement est ajoutée au plus proche de l’anode, son rôle est d’attirer et d'absorber les électrons libérés par le phénomène d’émission secondaire, évitant toute résistance négative. Cette grille est appelée grille d’arrêt et c’est ce montage que l’on désigne sous le nom de pentode.

Tubes Appairés : Qu'est-ce que c'est et dans quel cas est-ce pertinent ?

Si vous avez déjà essayé d’acheter des tubes de puissances, vous vous êtes sans doute aperçu que certains étaient vendus par lots de deux ou quatre, dit appairés. Cela signifie qu'une fois les tubes fabriqués, ces derniers sont testés et regroupés par caractéristiques similaires, assurant qu’ils fonctionnent de façon identique sur une même plage de tension. Bien, mais en quoi cela est important ?

Là où cela est primordial dans l’optique d’un rendu sonore qualitatif, c’est dans le cas d’un amplificateur de puissance en Push-pull. Dans cette configuration, la phase positive et négative de l'oscillation du signal vont être amplifiées indépendamment. Ainsi, il est important que chaque phase du signal soit amplifiée exactement de la même façon, au risque, dans le cas contraire, de créer de très importante distorsion dans le rendu final.

Dans d’autres configurations, l’utilisation de tubes appairés n’est pas obligatoire, cependant les plus exigeants d'entre nous utilisent des tubes appairés pour avoir une symétrie du signal la plus parfaite. Nous vous invitons à en faire vous-même l’expérience afin de former votre propre avis sur la question. Pour cela, Audiophonics vous propose une large gamme de tubes, appairés ou non, afin de répondre à tous vos besoins.

Fiche technique d’un tube de puissance : un petit lexique des abréviations

S'il vous prenez l’envie de parcourir la fiche technique d’un tube, au-delà des graphiques décrivant le comportement du tube en fonction de la tension, vous risquez de rapidement tomber sur un ensemble de valeurs associées à des abréviations dont il est parfois difficile de percer le sens. Nous vous proposons donc ici un lexique des abréviations que vous serez le plus enclin à rencontrer.

Certaines caractéristiques peuvent se retrouver sous différentes abréviations en fonctions des constructeurs, les différentes variantes que nous avons répertoriées seront séparées par un slash (/). Si vous connaissez la signification abréviations non présente dans cette liste, n’hésitez pas à nous contacter.

Abréviations relatives à la cathode
Uk / Vk : Tensions de fonctionnement de la cathode
Ik : Courant de la cathode
Rk : Résistance de la cathode
Cgk : Capacitance grille-cathode
Cak : Capacitance anode-cathode

Abréviations relatives au filament
Uh / Uf / Vh / Vf : Tension de chauffe du filament
Ih / If : Courant de chauffe du filament

Abréviations relatives à l’anode
Ra /Rp : Résistance de l’anode
Ua / Va : Tensions de fonctionnement de l'anode (normal)
Ia : Courant de l’anode
Wa / Pa : Dissipation de puissance de l’anode
Cga : Capacitance grille-anode
Ri /Rin : À tension de grille de contrôle constante, au sein de l'anode, le ratio entre la variation de courant et la variation de tension qui en résulte.

Abréviations relatives aux grilles
Rg : Résistance de la grille de contrôle
Ug1 /Vg1 : Tension de contrôle grille 1 (grille de contrôle)
Ug2 / Vg2 : Tension grille 2 (grille écran)
Ug3 / Vg3 : Tension grille 3 (grille d’arrêt)
μg1-g2 : Facteur d’amplification de la grille 1 & 2
Pg2 : Dissipation de puissance de la grille écran

Abréviations plus générales
R : Résistance
Gm / S : Transconductance
μ / u : Facteur d’amplification
Pout / W : Puissance de sortie
Zout : Impédance de sortie
RL : Impédance de charge recommandée
Tbulb : Température maximum de la paroi en verre
T : Durée de vie du tube mesuré en heure