Triode

La lampe triode est le premier système amplificateur d'un signal électronique. L'ingénieur américain Lee De Forest est l'inventeur, en 1906, de cette lampe qu'il appelle Audion.



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  • La triode est ainsi nommée car elle comprend trois électrodes : l'anode, la cathode ; le tube est pourvu d'une troisième électrode disposée entre les deux... (source : pagesperso-orange)
  • La résistance interne Rp d'une triode est égale au rapport entre les variations de la... La cathode du tube peut alors être directement reliée à la masse.... (source : oernst.f5lvg.free)
L'Audion de Lee De Forest , 1906.
Triode, chauffage direct

La lampe triode est le premier système amplificateur d'un signal électronique. L'ingénieur américain Lee De Forest est l'inventeur, en 1906, de cette lampe qu'il appelle Audion[N 1]. C'est le physicien W. H. Eccles qui donne le nom de triode à cette lampe à trois électrodes. [1]


Historique

Article détaillé : Historique des tubes électroniques.

Fonctionnement

La triode se compose d'une cathode semiconductrice à chaud, émettrice d'électrons, d'une anode réceptrice, et d'une grille positionnée entre les deux.

Schéma

Triode

Caractéristiques de la triode

Le facteur d'augmentcation μ d'une triode exprime le rapport entre la tension augmentée sur l'anode et la tension d'entrée appliquée sur la grille : \mu = {Ua \over Ug}

Il est aussi égal au rapport entre la capacité parasite grille - cathode Cgc et la capacité parasite anode - cathode Cac : \mu = {Cgc \over Cac}

Cette deuxième équation montre qu'une diminution de la distance entre la grille et la cathode permet d'augment le facteur d'augmentcation du tube, car cela aura pour effet d'augmenter la capacité entre la grille et la cathode.

La loi de Child sert à décrire le courant d'anode d'une triode : Ia = A \left ( \mu Ug + Ua \right )ˆ\frac{3}{2} où A est une constante qui dépend de la géométrie du tube.

De l'expansion de Taylor de cette équation au voisinage du point de travail du tube, on trouve :

\Delta I_a = \tfrac{\partial I_a}{\partial U_g}\Delta U_g + \tfrac{\partial I_a}{\partial U_a}\Delta U_a = g_m\Delta U_g+\tfrac 1{r_a}\Delta U_a

La première dérivée partielle de cette équation est la pente de la caractéristique de transfert au point d'opération et elle est nommée la conductance mutuelle gm ou transconductance, laquelle s'exprime em mho, ou plus couramment en mA/V (1mmho = 1 mA/V). La seconde dérivée partielle est la pente S de la caractéristique d'anode. Cependant dans le métier, on a gardé l'appellation "pente S" (en mA/V) pour désigner, en Europe, l'équivalent de la transconductance, aux États-Unis. Le réciproque de cette pente est nommée la résistance interne d'anode ra qui s'exprime en ohm.

Pour ΔIa = 0 et en introduisant ces définitions, cette équation peut être écrite :

0 = g_m\Delta U_g+\tfrac 1{r_a}\Delta U_a

ou

g_m r_a=-\frac {\Delta U_a}{\Delta U_g}


Le terme de droite est équivalent à la définition du facteur d'augmentcation soit le produit de la pente x par la résistance interne nommé µ. Le signe veut dire que la tension d'anode diminue lorsque la tension de grille augmente. Cette dernière équation peut être écrite : μ = ragm, formule particulièrement utile pour retrouver un des paramètres du tube lorsque les deux autres sont connus.

Application

Cette invention permit la naissance du cinéma parlant, de la TSF (radio), et plus tard de l'informatique, mais aussi des progrès dans les communications téléphoniques en donnant la possibilité une augmentcation importante du signal sans effets de distorsion.

En dehors du domaine marginal des collectionneurs et mélomanes, la triode est beaucoup utilisée comme amplificateur de forte puissance (500 watt et au-delà) jusqu'à 100 Méga-Herz à peu près, en montage "grille commune", avec l'avantage d'absence de neutrodynage, au contraire de la pentode. Ces triodes pour amplificateurs linéaires HF peuvent apporter de 500 W à 15 Kilo-Watt. Les fournisseurs principaux sont EIMAC et AMPEREX.

Modèles courant

Principales triodes utilisées en audio

Pour les pré-amplificateurs

Type µ ra en kΩ gm en mA/V Pa max en W Ua max en V
ECC83-12AX7 double triode à fort µ 100 62 1, 6 1.2 300
ECC82-12AU7 double triode à faible µ 17 7, 7 2, 2 2, 75 300
ECC81-12AT7 double triode à µ moyen 60 11 5, 5 2, 5 300

Pour les amplificateurs (puissance)

Type µ ra en Ω gm en mA/V Pa max en W Ua max en V
845 triode de puissance 5, 3 1700 3, 1 100 1250
300B triode de puissance 3, 85 700 5, 5 40 450

Principales triodes industrielles

  • 3CW30000H3 dissipation maximale 30kW à 100MHz
  • 3CW20000A7 dissipation maximale 20kW à 140MHz
  • 3CX15000H3 dissipation maximale 15kW à 90MHz
  • 3CX10000A7 dissipation maximale 10kW à 160MHz
  • 8161R dissipation maximale 4kW à 110MHz
  • 833A dissipation maximale 0.4kW à 30MHz
  • TH5-4 dissipation maximale 4kW à 110MHz
  • TH6-3 dissipation maximale 10kW à 140MHz
  • 3-500Z dissipation maximale 1000W à 50MHz

(valeurs indicatives pouvant fluctuer selon le fabricant)

Bibliographie


Références

  1. Histoire de la lampe de radio, op. cit. p. 6

Notes

  1. Le brevet est déposé le 29 janvier 1907

Voir aussi


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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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