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Polarisation
automatique de grille
La grille doit
être négative par rapport à la cathode.
Mais prévoir une alimentation négative spécifique
à chaque lampe
impliquerait d'alourdir à la fois le schéma, les dispositifs
portables et leur prix.
Celas
s'est cependant fait dans des équipements de laboratoire
dont le prix et la masse comptait moins que la performance.
Voici
un dispositif astucieux nous dispensant d'alimentations négatives
spécifiques à chaque tube.
Une
résistance Rk est interposée entre cathode et l' équipotentielle
0 V  .
Nous allons d'abord supposer qu'aucun signal variable
ue n'est appliqué en entrée.
Etude statique donc.
Le courant anodique Ia
produit une chute de tension
Rk.Ia aux bornes de cette résistance.
La cathode se trouve donc à un potentiel +
Rk.Ia par
rapport à l'équipotentielle 0V.
La grille est reliée à cette équipotentielle 0V par
une résistance Rg.
Comme le courant de grille est nul il n'existe aucune tension aux bornes
de Rg.
La grille est donc au potentiel 0V par rapport à l'équipotentielle
0V.
Par
rapport, cette fois à la cathode, la grille se trouve donc à
un potentiel négatif de (
- Rk.Ia
).
C'est ce que l'on voulait obtenir.
Lorsqu'on appliquera une tension variable ue entre la grille et
l'équipotentielle 0V,
la tension continue Ugk qui vient d'être calculée
sera la valeur moyenne
autour de laquelle va osciller le signal variable ue.
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Application
sur un tube réel
Si vous observez
le schéma de l'amplificateur : 
vous notez que : Ua
= HT - Ra.Ia
C'est
l'équation d'une droite dans un système d'axes Uak / Ia.
Nous avons tracé en rouge cette droite pour une résistance
Ra = 18 kOhm et HT = 360 V
sur le réseau de caractéristiques de transfert de la diode
12AT7 - ECC81
(12AT7 en est la dénomination aux E.U.A. ; ECC81 en Europe.)
Si
vous souhaitez, dans la suite, voir cette
courbe sur une fenêtre inépendante, cliquez l'icône
: 
Non seulement Uak
et Ia sont
soumis à la condition Uak
= HT - Ra.Ia
mais aussi à celles de la triode exprimées sur le réseau
de caractéristiques.
Le point de fonctionnement se trouvera donc obligatoirement à
l'intersection de l'aune et des autres.
Nous décidons
de centrer le point de fonctionnement de cette triode à Ugk =
- 1,8 V.
Nous verrons plus loin comment décider de ce choix.
Ce point se trouvera donc à l'intersection de la doirte de charge
avec la courbe Ugk = - 1,8 V.
Nous lisons sur
le graphique que cette intersection correspond à Ia
= 7,5 mA et Uak =
225 V.
La précision est faible mais cela a peu d'importance comme nous
le constaterons plus loin.
Reprenons le schéma
de l'amplificateur :
Ugk = Rk . Ia
donne avec les valeurs précédentes : Rk = 1,8 / 7,5.10-3
= 240 Ohm.
Dans ces conditions le point de fonctionnement au repos (sans signal
ue)
se caractérise comme suit :
| HT |
360
V
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| Ra |
18
kOhm
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| Rk |
240
Ohm
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| Uak |
225
V
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| Ia |
7,5
mA
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| Ugk |
-
1,8 V
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Amplification
Les signaux que
cette triode sera amenée à amplifier sont des tensions
variables
appliquéees à l'espace grille-cathode à travers
un condensateur CLE dit de liaison.
Le rôle de ce condensateur est d'appliquer la composante variable
de ce signal
en bloquant sa conposante continue (valeur moyenne).
Ce n'est pas rien vu que les étages applificateurs à tubes
se suivent dans ce type de montages
et que les sorties de signaux s'effectuant par l'anode, la tension moyenne
de celle-ci
etant extrêmement élevée, modifieraient radicalement
la polarisation de grille de l'étage suivant.
Avec destruction à coup sûr du tube.
Vous voyez en sortie du montage, un autre condensateur CLS.
En fait il n'y a qu'un seul condensateur entre deux étages d'amplification
qui se suivent.
Il existe des montages
dans lesquels il y a liaison directe entre étages.
Ce n'est pas impossible, mais acrobatique.
Dans l'exemple ci-dessus
nous avons supposé que l'amplitude maximale crête-à-crête
du signal d'entrée serait de 1,2 V . Tension crête de Ue
: + / - 0.6 V.
Le point de fonctionnement dynamique se déplace entre les deux
points cerclés de bleu
qui correspondent aux tensions extrêmes d'anode de 204 V et 240
V.
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Calcul
de l'amplification
L'amplification
du montage est le rapport : A
= dUs / dUe.
dUe et dUs peuvent être assimilés respectivement à
ue et us.
Rapportez-vous au
schéma de l'amplificateur à triode :
Ue n'est autre ici que Ug.
A = dUs / dUg.
Calculons A
La
loi d'Ohm nous permet d'écrire :
Us
= HT - Ra.Ia
Uak = Us - Rk.Ia
Ug = Ugk + Rk.Ia
La
fonction liant les variables Ia
, Uak et Ugk , nous l'avons vu plus haut 
, est :
avec m (coeff. d'amplification) et Ri (résistance
interne)
( la lettre "mu" ne passant pas facilement
j'ai remplacé le coefficient d'amplification par m)
dIa = ( 1 / Ri ) ( m . dUgk+ dUak )
ou, avec
S (pente) et Ri
dIa =
S . dUgk+ (1/Ri) . dUak
A vos mathématiques
!
Vous devez obtenir :
"mu"
coefficient d'amplification de la triode
Ri résistance interne de la triode
Ra résistance d'anode
Rk résistance de cathode
N.B.
pour les amateurs de calcul : commencez par différencier les
trois premières relations :
Exemple : dUs
= -Ra . dIa
Rappel
: m = S . Ri ( m coeff. d'ampli, S pente, Ri résistance
interne)
On observe que Rk
joue un rôle défavorable.
Comme elle est déterminée par la polarisation du point
de repos en fonctionnement.,
elle ne peut pas être changée.
C'est la raison de la présence du condensateur
Ck dit "de découplage de cathode".
En régime variable, il a une impédance négligeable
s'il est d'assez grande capacité
et de ce fait vient court-circuiter la résistance Rk.
En régime variable seulement.
Dès lors on peut faire Rk = 0 dans la relation ci-dessus qui
ne concerne que les valeurs variables :
( A = dUs / dUe)
Dans la formule seulement, pas dans le montage !
"mu"
coefficient d'amplification de la triode
Ri résistance interne de la triode
Ra résistance d'anode
En divisant par Ri apparaît l'influence
de Ri / Ra sur l'amplification :
L'amplification
diminue quand on augmente Ri augmente quand on augmente Ra
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Application
Nous reprenons le réseau
de l'ECC81
pour laquelle nous avons défini le point de fonctionnement statique
(au repos sans signal variable)
à :
Ia = 7,5 mA ; Uak = 225 V ; Rk = 240 Ohm ; Ra = 18 kOhm
Nous
pouvons extraire de ce réseau les paramètres de la triode
au voisinage de ce point de repos.
La
tangente à la courbe Ugk
= -1,8V en ce point fournit la résistance interne Ri
= dUak / dIak à Ugk = -1,8V Cte.
dUak = 280 V ; dIa = 20 mA donc Ri
= 14 kOhm.
Pour Ia constante (
7,5 mA) : dUak = 65 V ; dUgk = 1,2 V
le coefficient d'amplification (dUak / dUgk) est m = 54,1
Pour Uak constante
225 V et dUgk = 1,2 V
: dIa =4,7 mA .
pente : S = dIa / dUgk
S = 3,9 10-3
A / V
Or,
m = S.Ri = 54,5 -
on devrait obtenir 54,1.
Causes :
imprécisions des relevés graphiques & non-linéarité
du réseau de courbes.
Conservons m=54,3 et Ri=14 kOhm
Alors l'amplification du montage est : ( -mRa / Ri + Ra )
A = - 30,5
Le signe moins indique que le signal de sortie est en opposition de phase
avec le signal entrant
Sans condensateur de couplage de cathode : A = -
mRa / [ (1+m)Rk + Ri + Ra ] =
- (54,3 x 18 x 103) / [ 55,3 x 240 + (14+18) x 103]
=
- (54,3 x 18) / [ 13,272 + 32 ]
=
-
(977,4) / [ 45,272] =
A = - 21,58 très inférieur en valeur absolue à 30,5.
Ce qui confirme l'utilité de ce condensateur.
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