LES TUBES

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La lampe a deux électrodes

Dans une ampoule de verre dans laquelle on a fait le vide se trouve une électrode constituée d’un fil métallique, portée à haute température, et appelée cathode ; à proximité se trouve une autre électrode appelée plaque (à cause de sa forme) ou encore anode.

On applique une différence de potentiel entre l’anode et la cathode (fig. 62).

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Si le positif est du côté cathode, l’anode sera négative : aucun courant ne passe.

Si le positif est du côté anode, le courant passe dans le circuit et à travers l’espace cathode-anode.

Cette lampe (ou « tube ») appelée diode (à vide) est conductrice lorsque l’anode est positive par rapport à la cathode. C’est le phénomène de rémis­sion électronique. Les électrons s’échappent de la cathode lorsque celle-ci est portée à une température élevée en présence de la tension de l’anode qui les attire créant ainsi une circulation d’électrons, donc un courant électrique.

tube redresseur moderne
tube redresseur moderne

On utilise cette diode pour le redressement du courant alternatif (fig. 63). Le courant dans le circuit passera seulement lorsque ce sera l’alternance posi­tive que sera sur l’anode. Lorsque ce sera l’alternance négative, aucun courant ne circulera dans la résistance R. En définitive le courant dans celle-ci sera toujours dans le même sens et aura la forme de la figure 64. On verra plus loin comment utiliser ce courant « unidirectionnel ».

La cathode peut être à chauffage direct ; c’était le cas des premiers tubes : le filament est directement alimenté par la « tension de chauffage ». Elle peut être à chauffage indirect : le filament chauffant n’émet pas d’électrons. Il est à proximité de la cathode qui est ainsi chauffée indirectement.

Lampe triode

Une électrode supplémentaire appelée grille, en forme de spirale fine entoure la cathode. Elle se trouve donc placée entre celle-ci et l’anode. Représentation schématique figure 65.

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N.B. Le circuit de chauffage n’intervenant pas dans le fonctionnement, ne sera pas représenté sur les schémas. Fonctionnement d’une triode (fig. 66).

La tension d’anode doit être assez élevée, généralement de 100 à 300 volts selon le type de lampe. Le + de la haute tension (HT) est bien relié côté anode. On réunit la grille à la cathode. Aucune tension n’existe donc entre ces deux électrodes. Les électrons passent à travers les spires de la grille pour atteindre l’anode. Dans ces conditions un certain courant circule dans le circuit.

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On intercale maintenant entre grille et cathode une petite tension avec le négatif côté grille (fig. 67). La grille se trouve sur le chemin des électrons. Mais elle est négative ; les électrons sont des particules négatives. La grille va donc les repousser. Grâce à l’attraction de l’anode ils passeront, mais en moins grand nombre : le courant anode va diminuer. Si c’est le positif que l’on met côté grille, celle-ci va exercer une attraction sur les électrons qui passeront en plus grand nombre et le courant anodique va augmenter. On voit qu’une petite action sur la grille se répercute sur le courant anodique.

On reprend le schéma de la figure 67. On suppose une tension anodique de 100 volts, une tension négative de 1 volt sur la grille (on dit aussi polarisation négative) et un courant anodique de 0,010 ampère (ou 10 millis).

Ensuite on applique — 2 volts sur la grille. Le courant anodique va baisser d’une certaine valeur. Pour qu’il revienne à sa valeur primitive de 10 millis il faudra augmenter l’attraction qu’exerce l’anode sur les électrons donc on augmentera la tension anodique qui passera, par exemple, à 110 volts au lieu de 100 volts. La tension grille était passée de — 1 à —2 volts.

On voit ainsi qu’une variation de 1 volt sur la grille provoque une répercussion de 110—100= 10 volts sur l’anode, d’où une amplification théorique de 10. Le tube est bien amplificateur. Si l’on place une tension alternative entre grille et filament, le courant anodique va suivre ces variations.

Utilisation pratique de cette propriété (fig. 68)

L’antenne est couplée à un circuit oscillant LC. Celui-ci va être très sensible à une fréquence reçue dans l’antenne qui correspondra à sa fré­quence propre. La tension HF aux bornes de LC est appliquée  entre grille et cathode. Le courant plaque va varier de façon importante au même rythme et ses variations pourront être appliquées à un autre étage amplificateur.

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Remarque : le négatif de la HT est commun à divers circuits et est relié au châssis, c’est-à-dire à la masse. Sur les schémas on ne le représente pas ; c’est le symbole de la masse qui le remplace (fig. 69). La lecture des schémas en est simplifiée.

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On aurait pu faire le montage suivant : (fig. 70). Pour l’attaque du deuxième étage, on a remplacé le transfo T par une résistance R. C’est aux bornes de celle-ci que l’on recueille les variations de tension provoquées par celles du courant anodique. Pour que la HT ne soit pas appliquée à la grille de V2 on intercale un condensateur Cl qui isole la grille de la HT continue tout en laissant passer les tensions alternatives recueillies aux bornes de R.

La résistance Rf est nécessaire pour écouler à la masse les électrons qui frappent la grille, sinon ils s’accumuleraient sur celle-ci qui deviendrait de plus en plus négative à partir d’une certaine valeur le tube ne fonctionnerait plus ; il serait bloqué. On l’appelle résistance de fuite.

Courbe du courant anodique en fonction de la tension grille

L’allure de cette courbe est donnée sur la figure 70 bis. L’axe horizontal représente les tensions appliquées à la grille. L’axe vertical représente le courant anodique en milliampères.

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Si on applique à la grille une tension négative très forte (par exemple -15v) il n’y a aucun courant anodique, le tube est bloqué. On diminue la tension négative. A partir d’une certaine valeur, le courant anodique prend naissance. Il augmente au fur et à mesure que la tension de polarisation diminue. Si la polarisation passe par zéro puis devient positive le courant anodique augmente mais à partir d’une certaine valeur (point B) il n’augmente plus : c’est le courant de saturation.

 

On voit qu’il y a un coude au début de la courbe (point A). Ce point est le « cut-off ». Ensuite il y a une portion rectiligne CD, et de nouveau un coude

La valeur plus ou moins négative appliquée à la grille est la « polarisation ».

Cette polarisation est choisie pour que la fréquence appliquée à la grille tombe sur une portion droite (fig. 71). Sinon, le signal se retrouverait déformé dans le circuit anodique : une alternance serait plus petite que l’autre (fig. 72).

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On polarise pour rester dans les régions négatives de grille : ainsi le courant plaque, en l’absence de signal, (courant de repos), est moins fort, la consommation est moins grande  à zéro ou avec une polarisation positive, en plus du courant anodique important, ce qui est inutile, un courant de grille prendrait naissance et les signaux seraient également déformés.

 

POLARISATION

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Fig. 73. Un moyen commode de polariser le tube est de placer une résistance dans le circuit de cathode. Le courant anode-cathode parcourt cette résistance qui provoque une chute de tension et une différence de potentiel apparaît aux bornes de R avec le côté positif vers la cathode, le côté négatif se trouvant côté masse ; or le circuit grille est relié à la masse ; finalement on voit que la tension continue entre cathode et grille est bien négative sur cette dernière. Une capacité C est placée aux bornes de R pour laisser passer les fréquences à amplifier. R n’influe donc pas sur celles-ci et sert uniquement à créer la tension continue négative indispensable.

Suivant le type de tubes, R peut être de quelques centaines d’ohms ; C a quelques millièmes de microfarads, mais en basse fréquence (BF) il doit avoir quelques dizaines de microfarads.

 

PENTE

On appelle pente du tube, le rapport de la variation du courant anodique à la variation de la tension grille (fig. 74). Si l’on fait varier la tension grille de -3 à – 2 volts , le courant plaque varie de 4 à 6 milliampères . Donc pour une variation de 1 volt sur la grille, la variation du courant anodique est 2 millis. La pente est 2/1 =2 millis par volt.

Dans l’autre exemple (fig. 75), lorsque la tension grille passe de 3 à 2 volts, le courant anodique varie de 4 à 8 millis ; la pente est 4/1 = 4 millis par volt.

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La pente est fixe dans ces deux exemples. Quel que soit le point de polarisation choisi, la réponse aura toujours la même valeur. Ainsi sur la figure 74 on peut choisir le point de fonctionnement à — 2 ou — 3 ou — 4, tant qu’on n’atteint pas la région courbée, l’amplification, fonction de la pente, reste la même. Le tube est dit à « pente fixe ».

En modifiant la forme de la grille, en lui donnant un pas variable, on obtient la caractéristique de la figure 76. On voit que l’amplification varie avec la polarisation. Le tube est à « pente variable ».

 

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fin de la 1er partie.

un bon livre aussi cette encyclopédie de la radio  chez radiofil

 

encyclopediepratique_171

 

source de l’article  L sigrand  

73 bonne lecture

F6KSS/F8DFO

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