Les triodes " zero bias "

[Bruno D]

Dans le parcours d'un passionné d'électronique à tubes il y a tôt ou tard la rencontre avec des choses exotiques, ou du moins qui apparaissent comme telles dans un premier temps .

Quand on aborde le sujet par l'audio et par les réalisations à triodes, on a une vision un peu restreinte et surtout spécialisée du tube électronique .

Ainsi les tubes triodes qui sont abondamment décris dans les articles depuis plus de cinquante ans, ont tous des caractéristiques communes, adaptées à l'amplification HiFi, c'est à dire une faible résistance interne, un recul de grille important et une dissipation maximale restant dans des limites civilisées permettant un usage domestique sans trop de contraintes .

Mais déjà en parcourant le livre de J. Hiraga ( Initiation aux amplis à tubes ) certaines phrases laissent entrevoir un autre monde, ainsi que le bref descriptif d'un monstre comme le DA 250, une triode de 250 w .

On peut ensuite tomber sur des descriptions d'appareils étranges, pourtant élaborés par de célèbres constructeurs comme Mc Intosh . Je pense en particulier à un ampli destiné à l'usage professionnel et utilisant pour son étage de puissance une paire de triodes 811 en PP .

La 811 est une belle lampe, c'est une triode américaine 4 broches avec le même bulbe que la 300 B, mais les similitudes s'arrêtent là car la connexion d'anode se fait sur le dessus par un plot de gros diamètre . C'est également une triode à chauffage direct, mais avec un filament en tungstène qui consomme 4 A sous 6,3 V .

Il s'agit sur cette photo de la version renforcée 811A dont la dissipation plaque est de 45 W en usage continu, elle peut même monter à 65 W grâce à ses ailettes de dissipation pour un usage non constant .

En y regardant bien on remarque une chose étonnante à l'intérieur de ce tube, c'est le pas de grille extrêmement serré ainsi qu'une distance importante entre cette grille et la plaque :

Ces aspects morphologiques pour qui connait un peu les tubes, laissent présager des caractéristiques assez catastrophiques !
Et si on s'amuse à tester le tube dans un montage provisoire, comme je le fais souvent, là c'est vraiment déprimant, le tube ne débite rien même avec des tensions d'anode très élevées .

On ne va quand même pas mettre la grille à la masse ou pire, appliquer des tensions positives ?

Et bien si !

[AJMARS]

Yes we can....

A+

[AJMARS]

La vision "Barbour" du problème....

Tiré de la revue américaine "Vacuum Tube Valley" un groupement d'allumés de la Cote Ouest, qui publiait des bumpers stickers du style "Use a transistor, go to jail"....



Attaque par la cathode d'un tube driver de petite puissance, à basse impédance...

A+
André

[Bruno D]

Ce schéma est intéressant mais le tube de puissance utilisé est je pense assez différent dans ses caractéristiques par rapport à la 811 originale .

C'est une version " Audiophilisée " de la 811, je crois qu'il y a différentes versions . Ici c'est la SV811-10 mais il y a je crois une SV811-3 ...

En tout cas ces tubes n'ont plus rien à voir avec la vraie 811 .

Pour revenir au schéma au dessus, on n'obtient rien du tout avec une vraie 811 alimentée avec seulement 600 V et sa grille à la masse, le tube débite à peine une dizaine de milliampères dès 1000 V plaque !

Même en poussant la tension au maximum possible pour ce tube soit 1500 V, le recul de grille ne sera que de -4,5 volts pour débiter 30 mA ...

Non, rien à faire il faut franchir la ligne jaune !

[Bruno D]

811a.pdf

Sur cet extrait des caractéristiques de la 811A, on voit un exemple typique d'utilisation de ce tube pour une application en BF .
C'est un PP en classe B pure, je n'ose même pas imaginer la distorsion de croisement d'un tel montage !

[Bruno D]

Ce très gros tube reste encore comparable aux triodes audio bien connues : toutes les connexions se font à la base, le chauffage direct est un filament à oxydes et la structure mécanique interne est en tous points identique .
Et surtout le recul de grille est "normal" avec une tension négative mais comparable à la taille du tube et aux tensions de fonctionnement .

Malgré les similitudes avec nos triodes habituelles, la réalisation d'un amplificateur autour de ce tube est une aventure difficile .


Pour en revenir aux triodes "zéro bias" et à la 811 A en particulier, si vous avez pris la peine de regarder un peu les caractéristiques dans le lien plus haut et surtout les courbes, vous verrez que celles-çi sont très inhabituelles et très "horizontales" un peu comme les tétrodes et pentodes .

L'expression "zero bias" vient de ces caractéristiques et de l'usage prévu en PP classe B .

Dans cette classe d'amplification le tube qui est actif et qui conduit a toujours sa grille positive et qui tire du courant . Il faut donc driver ces tubes avec une puissance non négligeable .

La transposition du PP en SE de ce tube implique non pas un "zero bias" mais un "positive bias" !

Cela va entrainer des difficultés de conception de l'étage driver assez inédites, en contrepartie le tube de puissance offrira une linéarité très intéressante .

[AJMARS]

"positive bias"

Je vois ou tu veux nous entrainer....

A+
André

[Bruno D]

J'aimerais bien André, mais je suis incapable d'insérer un schéma afin qu'il apparaisse de façon claire, je suppose qu'il faut utiliser la capture d'écran, mais je ne sais pas faire !

Une discussion traitait de ce problème il y a quelques temps pour les utilisateurs Mac mais impossible de la retrouver ...

[chounim]

EDIT 10 caractères

[Bruno D]

Merci de me venir en aide .

Je capture et ça me fait un cliché sur le bureau en format tiff, mais je ne peux rien en faire .

Je suppose qu'il faut le transformer en pdf mais je n'ai pas trouvé la manip qui permet cette conversion .

[Vincent HH]

Si tu veux juste le diffuser sur le forum, il te suffit d'ajouter ton fichier tif avec "Ajouter photo".
Je viens de faire un essai, cela fonctionne.

VHH

[pascal94]

Normalement, un tel sujet initialisé par Bruno devrait faire sortir l'onc' ralleuze de sa tanière, le zizi les pampilles toutes frétillantes.

Que se passe-t-il donc?

Pascal.

[quadro]

J'aimerais bien André, mais je suis incapable d'insérer un schéma afin qu'il apparaisse de façon claire, je suppose qu'il faut utiliser la capture d'écran, mais je ne sais pas faire !

Une discussion traitait de ce problème il y a quelques temps pour les utilisateurs Mac mais impossible de la retrouver ...

Si ces liens peuvent t'aider.

Explications « officielles » mais un peu sèches. Explications plus proches de l'utilisateur.  

[quadro]

Normalement, un tel sujet initialisé par Bruno devrait faire sortir l'onc' ralleuze de sa tanière, le zizi les pampilles toutes frétillantes.

Que se passe-t-il donc?

Pascal.

Toi aussi tu t'interroges ?

[pascal94]

Ben oui, mais toi en plus, sur le collegium 66, tu dois te sentir un peu orphelin?

Pascal.

[quadro]

Complètement… Je m'étais même permis cette bouteille à la mer sur le fil sus-mentionné. Sans grand résultat à ce jour !  

[Bruno D]

Merci Vincent, ça fonctionne !

Donc, sur ce schéma on peut voir plusieurs choses intéressantes :

La grille de la 811 est couplée par le secondaire d'un transfo driver alimenté par une tension positive de + 22 V, ce n'est pas indiqué sur ce schéma mais le courant drainé par cette grille positive est d'environ 10 mA .

(Il aurait été intéressant de connaitre les caractéristiques du transfo driver, en particulier l'impédance primaire et secondaire )

Ce courant de grille au repos dépend aussi de la tension plaque, il décroit quand celle-çi augmente , c'est logique .

L'autre détail intéressant c'est la tension plaque ramenée ici à 475 V . On est loin des tensions de service indiquées par les caractéristiques, qui sont plus proches du kilovolt .

Je pense que des tensions élevées ne sont pas nécessaires du fait d'avoir pris la liberté d'avoir du courant grille, on se libère ainsi des problèmes de "cut off" et de non linéarité des triodes classiques ayant une forte tension de déchet .

En fait cet AM je n'ai pas résisté et j'ai remonté vite fait la manip sur la paillasse pour voir !

Tout se passe comme avec un tube tétrode, la tension plaque a très peu d'influence sur le débit de ce type de triode qui est uniquement contrôlé par la tension positive de grille .

Alors qu'une triode classique voit son débit varier dans de fortes proportions à la fois en agissant sur sa polarisation et sur la tension appliquée sur l'anode ...

[Bruno D]

Je reviens sur cet exemple d'utilisation de la 811 cette fois en Push-pull .

Les grilles sont reliées à la masse par l'intermédiaire du transfo driver, c'est de là que vient l'expression "zero bias" .

C'est un fonctionnement en classe B pure, chaque tube amplifie une demi-alternance pendant que l'autre est bloqué par les excursions négatives de grille .

Le rendement est très bon mais induit un problème majeur appelé distorsion de croisement : le passage brutal d'un mode bloqué à la conduction alternée de chaque tube, du fait de la charge inductive du TS, entraine une surtension dans l'enroulement primaire .

Cela se traduit aux mesures à l'oscillo par un décalage entre alternance supérieure et inférieure, sur un signal sinusoidal, ce phénomène sera encore plus important aux fréquences élevées et sur un signal complexe .

Pour minimiser ces problèmes, le TS doit être extrêmement bien réalisé .

Mc Intosh dont tous les amplis à tubes utilisent cette classe de fonctionnement avait réussi l'exploit avec des TS très compliqués, comportant plusieurs enroulements primaires chargés en couplage croisés avec les écrans et les cathodes des tubes pentodes utilisés dans ces montages .

Les effets cumulés de contre-réaction de ces couplages permirent une annulation de la distorsion propre à ce type d'amplification ...

[Bruno D]

Ici nous avons un autre exemple d'ampli SE en classe A 2 avec la 811 A au final .

Cette fois l'étage driver est constitué d'un montage en couplage direct avec une double triode de régulation montée en SRPP .

Ce type de tube fonctionnant avec un courant élevé est particulièrement adapté pour cette application, les 18 mA absorbés par la grille de la 811 sont ainsi facilement gérés .

On remarquera un enroulement séparé du TS utilisé pour appliquer une contre-réaction au point milieu du filament de la 811 .

[quadro]

Eh bê, on ne t'arrête plus avec les captures d'écran… Un vrai festival !