Créée le, 19/06/2015

 Mise à jour le, 02/09/2016

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  Caractéristiques de la Triode        Circuit d'emploi de la Triode       Bas de page


Triodes Électroniques :

 

Avant de commencer les multivibrateurs Astables, Monostables, Bistables à base de transistors afin de mieux comprendre. Nous allons traiter pour la première fois dans cette leçon qui sera consacrée à un type de tube électronique, la TRIODE que l'on peut comparer à un robinet car elle permet de faire varier le courant qui la traverse comme un robinet permet de régler l'arrivée d'eau.


1. - CONSTITUTION DE LA TRIODE  


La triode est ainsi appelée car elle comprend trois électrodes : l'anode, la cathode ; le tube est muni d'une troisième électrode disposée entre les deux premières. Celle-ci est appelée GRILLE parce que, dans la première triode réalisée en 1907 par l'Américain LEE DE FOREST (1873 - 1961), elle était précisément constituée par une grille métallique.

Dans les triodes actuellement utilisées (figure 1-a), la grille est constituée par un mince fil métallique enroulé en spirale autour de la cathode, sans toutefois la toucher ; autour de la grille, on trouve l'anode qui a été dessinée sectionnée pour que la grille soit visible sur la figure.

La grille, comme la cathode et l'anode, est reliée à une broche pour sa liaison au circuit extérieur au tube.


Triode.GIF


La triode représentée sur la figure 1-a est très simplifiée ; le filament et les petites broches ne sont pas représentées, ni les supports qui maintiennent les différentes électrodes dans leurs positions : on a montré que les éléments essentiels du tube qui apparaissent aussi sur le symbole graphique de la figure 1-b représentent la triode dans les schémas électriques.

Comme dans la diode (sans la Grille), l'anode recueille les électrons émis par la cathode, électrons qui ne sont pas gênés par la grille, car ils peuvent passer facilement à travers ses spires.

La grille peut cependant influencer le mouvement des électrons se dirigeant vers l'anode si elle est à un potentiel différent de celui de la cathode : de cette façon, la grille peut servir à faire varier le courant qui traverse la triode, comme on le verra dans le prochain paragraphe.


HAUT DE PAGE 1. 1. - CARACTÉRISTIQUES DE LA TRIODE


On peut mettre en évidence l'effet de la grille sur le courant qui traverse une triode en traçant les courbes caractéristiques du tube.

Pour cela, on procède en appliquant une tension entre l'anode et la cathode (comme pour une diode à tube) et en mesurant pour différentes valeurs de cette tension le courant correspondant qui traverse le tube : pour la triode également, la tension et le courant constituent respectivement la tension anodique et le courant anodique.

Pour effectuer les mesures, on utilise le même circuit que celui déjà employé pour la diode et dont le schéma est reporté sur la figure 2-a. Sur ce schéma, on voit que la grille est reliée à la cathode de façon à ce qu'elle soit au même potentiel électrique que cette électrode, ceci afin d'étudier d'abord comment se comporte la triode lorsque la tension entre ces deux électrodes (appelée tension de grille) et que l'on indique par Vg est égale à zéro.


Courbe_caracteristique_triode.GIF

Dans ces conditions, la triode équivaut à une diode, car la grille ne fait pas sentir son influence sur le courant anodique : on obtient en effet une courbe caractéristique (figure 2-b) dont l'allure est identique à celle de la courbe caractéristique de la diode.

Dans ce cas également, la courbe a été tracée avec un premier trait à ligne pleine pour indiquer les valeurs de la tension et du courant pour lesquels la dissipation anodique maximum n'est pas dépassée.

Pour voir l'effet de la grille sur le courant anodique, il faut porter cette électrode à un potentiel différent de celui de la cathode : on peut obtenir ceci en reliant par exemple, une pile entre les deux électrodes, comme sur la figure 3-a.


Schema_d_une_triode.GIFCourbe_caracteristique_triode_1.GIF  

On a utilisé une pile de 2 V, en reliant son pôle positif à la cathode et son pôle négatif à la grille : ainsi la grille se trouve à un potentiel inférieur de 2 V à celui de la cathode et la tension de grille est donc maintenant égale à - 2 V.

On étudie le comportement du tube avec une tension de grille négative car, dans la plupart des applications et spécialement dans les récepteurs radio, les triodes sont utilisées dans ces conditions.

En appliquant de nouveau à la triode, une tension anodique et en mesurant encore pour différentes valeurs de cette tension, le courant anodique correspondant, on peut tracer la caractéristique (figure 3-b), qui est différente de celle que l'on a obtenue avec une tension de grille nulle. Comme on le voit sur la figure 3-b, on distingue les caractéristiques en marquant sur chacune d'elles, la tension de grille avec laquelle elle a été obtenue.

La caractéristique obtenue avec une tension de grille négative est à la droite de celle obtenue avec une tension de grille nulle : ceci entraîne que, pour une tension anodique déterminée appliquée à la triode, le courant anodique est d'autant plus faible que la tension de grille est plus négative.

Sur la figure 3-b, on voit par exemple que, lorsque la triode fonctionne dans les conditions indiquées par le point A, c'est-à-dire avec une tension anodique de 100 V et une tension de grille 0 V, le courant anodique est de 12 mA ; quant au contraire, la triode fonctionne dans les conditions indiquées par le point B, c'est-à-dire avec une tension anodique toujours égale à 100 V, mais une tension de grille de - 2 V, le courant anodique est à peine de 6 mA.

Cet exemple démontre clairement que, dans une triode, le courant anodique dépend non seulement de la tension anodique, comme dans la diode, mais aussi de la tension de grille : en effet, en ne modifiant pas la tension anodique, on a pu faire varier le courant anodique en faisant varier la tension de grille.

Ceci est dû au fait que sur les électrons émis par la cathode, s'exerce maintenant non seulement la force d'attraction de l'anode, mais aussi une force de répulsion de la part de la grille négative : par conséquent, seuls les plus rapide parmi les électrons émis peuvent passer à travers la grille et atteindre l'anode, constituant ainsi le courant anodique.

En réalité, dans la triode comme dans la diode, il se forme autour de la cathode un nuage d'électrons qui, avec sa charge spatiale négative, concourt avec la grille à gêner le passage des électrons vers l'anode.

Il faut pourtant noter que, tandis qu'il n'est pas possible de contrôler l'action de répulsion que le nuage électronique exerce sur les électrons, ceci est possible pour la grille, car il suffit de faire varier sa tension.

Les deux caractéristiques de la figure 3-b, font ressortir un fait beaucoup plus important.

Comme on l'a vu, on peut réduire le courant anodique de 12 mA à 6 mA en portant la tension de grille de 0 V à - 2 V et en laissant inchangée la valeur de 100 V de la tension anodique.

On peut réduire de la même façon, le courant anodique en faisant varier la tension anodique et en laissant au contraire inchangée la valeur de 0 V de la tension de grille.

Dans ce cas, la triode fonctionne dans les conditions indiquées par le point C, auquel correspond justement un courant anodique de 6 mA et une tension de grille de 0 V : sur la figure 3-b, on voit que l'on peut obtenir ceci en réduisant la tension anodique de 100 V à 60 V.

Ces remarques nous permettent de déduire que, pour réduire le courant anodique de 12 mA à 6 mA, une variation de 2 V (de 0 V à  - 2 V) est suffisante si l'on agit sur la tension de grille, tandis que si l'on agit sur la tension anodique, il faut une variation d'au moins de 40 V (de 100 V à 60 V), vingt fois supérieure à la précédente.

Ce fait est dû à la petite distance qui sépare la grille de la cathode et permet à la grille d'agir sur le courant anodique plus efficacement que l'anode, plus éloignée de la cathode.

On peut donc conclure que la grille d'une triode est apte à contrôler le courant anodique au moyen des variations de sa tension.

Il faut aussi noter que le contrôle du courant anodique par la grille se produit sans dépense d'énergie : en effet, puisque la grille est généralement négative par rapport à la cathode, aucun électron ne peut se porter sur elle et donner lieu à un courant dans le circuit extérieur.

La pile de 2 V, qui, sur la figure 3-a est reliée entre la grille et la cathode, ne débite donc aucun courant et ne fournit pas d'énergie au circuit.

Pour pouvoir faire varier le courant anodique entre des limites assez larges, la tension de grille est portée à des valeurs inférieures à - 2 V et, pour connaître le comportement de la triode dans ces conditions, on trace d'autres caractéristiques (par exemple, pour les tensions de grille de - 4 V, de - 6 V, etc...).

Pour disposer de ces différentes tensions, on peut adopter le système utilisé pour la tension anodique, en reliant un potentiomètre à la pile qui fournit la tension de grille, comme on le voit sur la figure 4-a : le curseur du potentiomètre se déplace jusqu'à ce que l'on obtienne la tension voulue, dont on lit la valeur sur le voltmètre relié entre la cathode et la grille.

Schema_d_une_triode_1.GIFCaracteristiques_anodiques_d_une_triode.GIF

Les caractéristiques obtenues pour les différentes valeurs de la tension de grille sont reportées sur le diagramme de la figure 4-b, qui permet de voir que chaque caractéristique est d'autant plus déplacée vers la droite que la tension de grille avec laquelle elle a été obtenue est plus négative.

La ligne en trait et points qui traverse les caractéristiques délimite la zone du diagramme, située en dessous d'elle, où la tension et le courant anodique ont des valeurs qui ne permettent pas de dépasser la dissipation anodique maximum.

L'ensemble des caractéristiques de la figure 4-b constitue une famille de courbes caractéristiques de la triode ; ces caractéristiques sont appelées anodiques car elles indiquent comment varie le courant anodique lorsque la tension anodique varie, et que la tension de grille a une valeur déterminée.

Puisque la grille sert à contrôler le courant qui traverse la triode, il est intéressant de voir directement comment varie ce courant par suite de la variation de la tension de grille, quand la tension anodique a une certaine valeur déterminée.

Pour cela, on détermine la famille des caractéristiques Mutuelles de la triode, en utilisant le même circuit que celui de la figure 4-a, mais en procédant d'une façon différente.

Dans ce cas, en effet, on laisse inchangée la tension anodique à une valeur déterminée, par exemple de 100 V, et on applique à la grille une tension négative en mesurant pour différentes valeurs de cette tension le courant anodique correspondant ; en reportant sur le diagramme les valeurs de la tension de grille et du courant anodique, on peut tracer la caractéristique mutuelle relative à la tension anodique de 100 V.

On augmente ensuite la tension anodique, en la portant, par exemple, à 170 V, et on applique de nouveau à la grille une tension négative, en mesurant encore pour différentes valeurs de celle-ci le courant anodique correspondant ; on peut ainsi tracer une seconde caractéristique mutuelle relative à la tension anodique de 170 V.

Sur le diagramme de la figure 5, sont reportées quatre caractéristiques de la triode étudiée jusqu'à maintenant ; ces caractéristiques ont été obtenues pour les valeurs de la tension anodique le plus souvent utilisées, valeurs qui ont été indiquées sur chacune d'elles.

 Caracteristiques_mutuelles_d_une_triode.GIF

Les valeurs du courant anodique sont encore reportées sur l'axe vertical comme dans le cas des caractéristiques anodiques, tandis que sur l'axe horizontal sont maintenant reportées les valeurs de la tension de grille ; puisque ces valeurs sont négatives, l'axe a été tracé à la gauche de l'axe vertical.

Étudions maintenant, par exemple, la caractéristique mutuelle relative à la tension anodique de 100 V et on note que cette caractéristique rencontre l'axe horizontal au point A, en regard duquel est indiquée la valeur de - 8 V de la tension de grille.

Quant la triode se trouve dans les conditions indiquées par le point A, sa tension anodique est donc de 100 V et sa tension de grille de - 8 V ; puisque le point A est situé sur l'axe horizontal, le courant anodique est égal à zéro.

On voit ainsi que, lorsqu'une tension anodique de 100 V est appliquée à la triode, le courant ne peut la traverser que si la tension de grille a des valeurs supérieures à - 8 V : pour cette valeur, le courant ne peut évidemment plus traverser la triode, car la grille est suffisamment négative pour repousser tous les électrons émis par la cathode, en neutralisant l'attraction exercée sur eux par l'anode.

Dans ces conditions, on dit que la triode est bloquée ; la tension de grille qui réduit à zéro le courant anodique est donc appelée Tension de Grille de Blocage et on l'indique par Vgc.

La tension de blocage appelée aussi (Tension de cut-off) est différente selon la tension anodique appliquée à la triode : en effet, en augmentant la tension anodique, on augmente aussi l'attraction que l'anode exerce sur les électrons et, par conséquent, la grille doit devenir plus négative pour réussir à neutraliser cette attraction et à empêcher les électrons d'atteindre l'anode.

Sur la figure 5, on voit justement que, plus la tension anodique marquée sur chaque caractéristique est grande, plus la tension de grille relative au point où la caractéristique rencontre l'axe horizontal est négative.

Les caractéristiques anodiques et mutuelles étudiées sont aussi appelées STATIQUES, car chacune d'elles indique comment varie le courant anodique quand on fait varier une seule des deux tensions dont dépend ce courant, tandis que l'autre tension est maintenue à une valeur constante.

On a vu en effet que chaque caractéristique anodique s'obtient pour une tension de grille déterminée, qui reste constante quand la tension anodique et le courant anodique varient tandis que chaque caractéristique mutuelle s'obtient pour une tension anodique déterminée, qui reste constante quand la tension de grille et le courant anodique varient.

Quand la triode fonctionne dans son circuit d'emploi normal, la tension de grille comme la tension anodique varient au contraire simultanément en plus naturellement, du courant anodique ; pour connaître le comportement de la triode dans ces conditions de fonctionnement, on utilise une autre caractéristique, que nous traiterons quand nous étudierons le circuit d'emploi de la triode.

HAUT DE PAGE 1. 2. - CIRCUIT D'EMPLOI DE LA TRIODE

Sur la figure 6-a, on voit le schéma du circuit dans lequel on emploie la triode, en utilisant sa propriété de permettre le contrôle du courant anodique au moyen de la tension de grille.

Circuit_d_emploi_de_la_triode.GIF

Pour bien comprendre le fonctionnement de la triode, il faut distinguer dans ce circuit le circuit de grille et le circuit anodique.

Le circuit de grille est dessiné en trait plein sur la figure 6-b, et l'on peut voir qu'il comprend deux générateurs en série reliés entre la grille et la cathode.

Le générateur de tension alternative fournit la tension qui fait varier le courant anodique ; pour éviter que pendant les alternances positives de cette tension la grille devienne positive, on place en série avec ce générateur la batterie de grille Bg, reliée de façon à rendre la grille négative par rapport à la cathode.

La tension continue fournie par la batterie de grille est appelée tension  de polarisation, et elle a une valeur telle que la grille ne peut pas devenir positive même quand la tension alternative atteint sa valeur maximum positive, comme nous le verrons mieux plus tard : ainsi, aucun courant ne circule dans le circuit de grille.

Le circuit anodique, dessiné en ligne continue sur la figure 6-c, comprend la batterie anodique Ba avec en série la résistance anodique Ra, aussi appelée résistance de charge ; ces deux éléments reliés en série sont placés entre l'anode et la cathode de la triode.

La batterie anodique fournit le courant anodique, dont l'intensité varie quand on fait varier la tension de la grille ; la résistance de charge sert à faire varier la tension anodique conformément aux variations du courant anodique.

En effet, le courant anodique qui parcourt la résistance Ra donne lieu à une chute de tension à ses extrémités : par conséquent, la tension anodique obtenue entre l'anode et la cathode de la triode est d'autant inférieure à celle fournie par la batterie anodique, que la chute de tension qui se produit aux extrémités de la résistance de charge est plus grande.

Quand l'intensité du courant anodique varie, la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge varie, ainsi évidemment que la tension anodique.

En choisissant opportunément les valeurs des tensions fournies par les batteries Bg et Ba et la valeur de la résistance Ra, on peut faire en sorte que la tension anodique varie de la même façon que la tension de grille mais avec une plus grande amplitude.

En somme, entre l'anode et la cathode de la triode, on peut obtenir une tension semblable à celle qui a été appliquée à la grille mais d'une valeur supérieure ; on dit pour cela que la triode donne lieu à une amplification de tension.

L'amplification de tension a une importance fondamentale en radiotechnique, car dans les circuits des appareils radio, on a souvent des tensions d'amplitude très réduites qu'il faut amplifier pour pouvoir les utiliser convenablement.

Sur la figure 6, on a indiqué par souci de simplicité un générateur de tension alternative, mais dans la pratique, la tension appliquée à la grille sera due à un signal HF obtenu, par exemple, avec une antenne, ou bien à un signal BF obtenu, avec un microphone : entre l'anode et la cathode de la triode, on obtiendra donc un signal HF ou BF avec une amplitude supérieure à celui qui a été appliqué à la grille.

Étant donné la grande importance de l'amplification de tension, il faut voir plus en détail comment fonctionne la triode dans cette application typique.

Pour cela, étudions d'abord le circuit de la triode quand aucun signal n'est appliqué à la grille et que les tensions continues sont fournies par les batteries Bg et Ba : dans ce cas, on dit que la triode est en condition de repos, et le schéma de son circuit est représenté sans le générateur de tension alternative, comme on le voit sur la figure 7.

Circuit_d_emploi_de_la_triode_repos.GIF

Sur cette figure, on a supposé que la tension de polarisation, appelée aussi tension de repos de la grille (que l'on indique par Vgo), avait la valeur de - 4 V et que la tension Vb fournie par la batterie anodique avait la valeur de 250 V.

Dans le circuit anodique, circule le courant anodique de repos (que l'on indique par Iao) : selon le sens conventionnel, ce courant part du pôle positif de la batterie Ba, traverse la résistance de charge de 25 kW, et donc aussi la triode qui lui est reliée en série, et retourne au pôle négatif de la batterie Ba.

Par suite de la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge, la tension anodique de repos (que l'on indique par Vao) est inférieure à la tension Vb fournie par la batterie anodique.

Pour déterminer la valeur du courant Iao, on ne peut plus utiliser la loi d'Ohm car la triode, comme la diode à tube, n'obéit pas à cette loi : on adopte donc une méthode graphique, en ayant recours aux caractéristiques anodiques de la triode et en procédant de la façon suivante.

On étudie d'abord deux cas extrêmes, c'est-à-dire le cas où la tension anodique Va aurait la même valeur de 250 V que la tension Vb, et le cas où la tension Va aurait la valeur zéro.

La tension Va aurait la valeur de 250 V, si la triode se trouvait bloquée comme on l'a supposé sur la figure 8-a, où l'on a indiqué le courant anodique égal à zéro.

Determination_de_la_droite_de_charge.GIF

Dans ce cas, en effet, le courant ne circulant pas, on n'aurait aucune chute de tension aux extrémités de la résistance de charge, et la tension entière Vb serait appliquée entre l'anode et la cathode de la triode.

La triode serait donc dans les conditions indiquées par le point A de la figure 8-c, auxquelles correspondent un courant anodique Ia = 0 mA et une tension anodique Va = 250 V.

La tension anodique Va aurait, au contraire, la valeur zéro si la triode était mise en court-circuit au moyen d'un conducteur relié extérieurement entre son anode et sa cathode, comme sur la figure 8-b.

Dans ce cas, la résistance de charge est reliée directement aux extrémités de la batterie Ba et l'on peut calculer le courant qui la traverse avec la loi d'Ohm, en divisant la tension Vb de 250 V par la valeur de 25 kW de la résistance de charge et l'on obtient 250 / 25 = 10 mA.

La triode se trouverait maintenant dans les conditions indiquées par le point B de la figure 8-c, auxquelles correspondent justement un courant anodique Ia = 10 mA et une tension anodique Va = 0 V.

Quand la triode n'est ni bloqué, ni en court-circuit, mais qu'elle se trouve dans les conditions de la figure 7, son courant anodique devra avoir une valeur comprise entre les valeurs extrêmes de 0 mA et de 10 mA et sa tension anodique devra avoir elle aussi une valeur comprise entre les valeurs extrêmes de 0 V et de 250 V.

Pour trouver ces valeurs, on joint les points A et B par une ligne, comme sur la figure 8-c et l'on étudie le point, indiqué par Po sur la figure, où cette ligne rencontre la caractéristique anodique relative à la tension de grille Vg = - 4 V, qui est précisément la tension de grille de repos indiquée sur la figure 7.

La ligne est appelée droite de charge, tandis que le point Po est appelé point de fonctionnement de la triode, car il indique les conditions qui permettent le fonctionnement du tube.

En effet, en regard du point Po, on peut lire sur l'axe vertical la valeur du courant anodique de repos, qui est Iao = 5 mA, tandis que sur l'axe horizontal, on lit la valeur de la tension anodique de repos, qui est Vao = 125 V.

Pour trouver une confirmation de l'exactitude de ces résultats, il suffit d'observer que la chute de tension produite par le courant Iao aux extrémités de la résistance de charge, ajoutée à la tension anodique Vao, doit être égale à la tension Vb fournie par la batterie anodique.

Puisque la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge est de 5 x 25 = 125 V et puisque la tension anodique a également la valeur de 125 V, la somme de ces deux tensions est bien égale à la valeur de 250 V de la tension Vb.

Plus tard, avec d'autres exemples relatifs à la même ligne de charge, nous trouverons des confirmations de l'exactitude de cette manière de procéder.

Maintenant que l'on a établi toutes les valeurs des grandeurs relatives à la triode dans les conditions de repos, on peut examiner comment se modifient ces valeurs quand on fait varier la tension de grille au moyen d'un générateur de tension alternative relié en série avec la batterie de grille, comme on le voit sur la figure 9-a : la tension alternative fournie par ce générateur représente le signal à amplifier.

Circuit_de_grille_de_la_triode.GIF

La tension de grille Vg obtenue entre la grille et la cathode est maintenant égale à la somme de la tension continue de polarisation Vgo et de la tension alternative indiquée par Vg.

La tension Vg est donc appelée tension totale de grille, tandis que la tension Vg et la tension de polarisation Vgo sont appelées composante alternative et composante continue de la tension de grille.

En supposant que la composante alternative ait une allure sinusoïdale et une valeur maximum de 2 V, on peut la représenter comme on l'a fait sur la figure 9-b pour deux cycles complets.

On peut représenter graphiquement la composante continue au moyen d'une ligne parallèle à l'axe horizontal (figure 9-c), car elle garde constamment la valeur de - 4 V ; puisque cette valeur est négative, la ligne a été tracée sous l'axe horizontal.

Pour connaître la valeur que prend la tension de grille Vg en un instant déterminé, il suffit de faire la somme des valeurs prises en chaque instant par les composantes alternative et continue.

En particulier, à l'instant où la composante alternative atteint la valeur positive maximum de + 2 V, la tension de grille totale est égale à - 2 V.

En effet, on peut dire très simplement, que les deux volts positifs de la composante alternative neutralisent deux des quatre volts négatifs de la composante continue ; c'est pour cela qu'à la grille ne sont plus appliqués que deux volts négatifs.

Au contraire, à l'instant où la composante alternative atteint la valeur négative maximum de - 2 V, ces deux volts négatifs s'ajoutent aux quatre volts négatifs de la composante continue : au total six volts négatifs sont donc appliqués à la grille.

En faisant la même somme en divers autres instants, on peut déterminer l'allure de la tension totale de la grille, que l'on voit sur la figure 9-d ; puisque cette tension a toujours des valeurs négatives, la courbe qui la représente est sous l'axe horizontal.

Il apparaît évident que la tension totale a la même allure que la composante alternative mais avec la différence que, tandis que la composante alternative varie de 2 V en plus et en moins par rapport à la valeur zéro, la tension totale varie de 2 V en plus et en moins par rapport à la valeur de - 4 V de la composante continue (ligne en pointillés de la figure 9-d).

La tension totale de grille peut donc être considérée comme une tension alternative superposée à une tension continue : par suite, la composante alternative ne peut jamais rendre la grille positive, comme on l'a déjà dit précédemment.

A ce propos, il faut observer que la tension de polarisation n'a pas simplement pour rôle d'éviter que la grille ne soit rendue positive par le signal, mais qu'elle sert essentiellement à faire fonctionner la triode dans les conditions voulues : dans les prochaines leçons, on verra en effet que, en certains cas, la tension de polarisation peut avoir une valeur telle que la grille devienne positive durant le fonctionnement de la triode.

Après avoir vu comment varie la tension de grille, on peut étudier ce qui se produit dans le circuit anodique de la triode, en regard des deux valeurs extrêmes de - 2 V et de - 6 V prises par cette tension.

Pour cela on a recourt encore aux caractéristiques anodiques de la triode et à la ligne de charge tracée sur celles-ci.

Quand la tension de grille prend la valeur de - 2 V, le point qui représente les conditions de fonctionnement de la triode devra se trouver à l'intersection de la ligne de charge avec la caractéristique relative à la tension Vg = - 2 V : sur le diagramme de la figure 10-a, ce point a été indiqué par P'.

Caracteristique_de_fonctionnement_de_la_triode.GIF

Le courant anodique qui correspond à ce point est Ia = 6 mA et la tension anodique est Va = 100 V.

Puisque la grille est devenue moins négative, en passant de - 4 V (figure 8-c) à - 2 V (figure 10-a), le courant anodique est augmenté et passe de 5 mA à 6 mA.

Comme le courant augmente, la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge augmente aussi, et par conséquent la tension anodique diminue et passe de 125 V à 100 V.

Puisque la tension Vb fournie par la batterie anodique est toujours de 250 V, la tension anodique Va s'étant réduite à 100 V, la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge doit avoir augmentée jusqu'à 150 V : en multipliant la valeur de 25 kW de cette résistance par le courant de 6 mA, on obtient justement 25 x 6 = 150 V.

Sur le schéma de la figure 10-a, on a reporté les valeurs de toutes les grandeurs qui participent dans ces conditions au fonctionnement de la triode.

Pour voir dans quelles conditions fonctionne la triode quand la tension de grille prend la valeur de - 6 V, on peut se référer à la figure 10-b.

Sur le diagramme de cette figure, on voit que le point de fonctionnement, indiqué par P', est maintenant à l'intersection de la droite de charge de la caractéristique relative à la tension Vg = - 6 V : le courant anodique qui correspond à ce point est Ia = 4 mA et la tension anodique est Va = 150 V.

En comparant encore ces valeurs avec les valeurs relatives à la triode dans les conditions de repos (figure 8-c), on voit que le courant anodique a diminué, passant de 5 mA à 4 mA, car la grille est devenue plus négative, passant de - 4 V à - 6 V.

Comme le courant a diminué, la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge a aussi diminué, et par conséquent la tension anodique a augmentée, passant de 125 V à 150 V.

Puisque la tension Vb fournie par la batterie anodique est encore de 250 V, et que la tension anodique a augmenté jusqu'à 150 V, la chute de tension aux extrémités de la résistance de charge doit avoir diminué ; en multipliant la valeur de 25 kW de cette résistance par le courant de 4 mA, on obtient justement 25 x 4 = 100 V.

Les valeurs de toutes les grandeurs qui participent au fonctionnement de la triode dans ces conditions ont été reportées sur le schéma de la figure 10-b.

Sur la figure 10, on a déterminé les valeurs extrêmes prises par le courant anodique et par la tension anodique pour les valeurs extrêmes de - 2 V et de - 6 V de la tension de grille ; avec le même procédé, on pourrait déterminer d'autres valeurs des grandeurs comprises entre ces extrêmes.

La droite de charge tracée sur les caractéristiques anodiques permet de voir comment se comporte la triode quand, pendant son fonctionnement, varient simultanément la tension de grille, le courant anodique et la tension anodique ; la droite de charge est donc aussi appelée caractéristique de fonctionnement.

En déterminant différentes valeurs du courant anodique et de la tension anodique et en les reportant sur un diagramme, on peut tracer les courbes qui montrent l'allure de ces grandeurs.

Comme on le voit sur la figure 11, ces courbes ont une allure sinusoïdale comme celle qui représente la tension de grille sur la figure 9-d et que l'on a reportée sur la figure 11-a, pour avoir une vue complète de toutes les grandeurs qui participent au fonctionnement de la triode.

Variation_des_grandeurs_relatives_a_la_triode.GIF

On peut voir ainsi que, tandis que la tension de grille varie entre les valeurs de - 2 V et de - 6 V, le courant anodique (figure 11-b) varie entre les valeurs de 6 mA et de 4 mA et la tension anodique (figure 11-c) varie entre les valeurs de 100 V et de 150 V.

Il est important de noter que, de même que la tension de grille totale Vg varie de 2 V en plus et en moins par rapport à la valeur de - 4 V de la tension de grille de repos Vgo, de même le courant anodique Ia varie aussi de 1 mA en plus et en moins par rapport à la valeur de 5 mA du courant anodique de repos Iao, et de même la tension anodique Va varie de 25 V en plus et en moins par rapport à la valeur de 125 V de la tension anodique de repos Vao.

Par conséquent, maintenant que l'on a considéré la tension de grille totale Vg comme étant formée d'une composante alternative Vg superposée à une composante continue Vgo, on peut considérer aussi le courant anodique que Ia comme étant un courant anodique total formé d'une composante alternative Ia superposée à une composante continue Iao ; de la même façon, on peut considérer la tension anodique comme étant une tension anodique totale Va formée d'une composante alternative Va superposée à une composante continue Vao.

Dans le cas de la tension de grille, il est évident que les deux composantes existent réellement, car chacune d'elles est fournie par un générateur inséré dans le circuit de grille.

On peut être convaincu de l'existence des deux composantes du courant anodique et de la tension anodique, en voyant qu'il est possible de les obtenir séparément.

Par exemple, en mesurant le courant anodique total ou la tension anodique totale au moyen d'un appareil à bobine mobile utilisé comme milliampèremètre ou comme voltmètre, on obtient la valeur de la composante continue seulement, car les instruments à bobine mobile ne donnent aucune indication en courant alternatif.

Au contraire, si le courant anodique total est envoyé dans le primaire d'un transformateur, on obtient aux extrémités du secondaire une tension qui ne dépend que de la composante alternative de ce courant, car les transformateurs ne fonctionnent pas en courant continu.

On peut donc séparer les deux composantes au moyen d'un condensateur, qui ne laisse passer que le courant alternatif, et qui arrête le courant continu.

Dans les leçons précédentes, on a vu que l'on a très souvent recours à l'utilisation d'un condensateur ou d'un transformateur pour obtenir la composante alternative de la tension anodique totale par exemple, qui constitue le signal amplifié.

Ce signal a la même allure que celui qui est appliqué à la grille de la triode, mais son amplitude est supérieure. Ces deux signaux différent d'ailleurs sur un autre point.

Ceci se voit très bien en examinant la figure 12, où sont reportées les composantes alternatives de la tension de grille et de la tension anodique obtenues des diagrammes de la figure 11.

Composantes_alternatives_grille_et_anode.GIF 

Sur la figure 12, on voit immédiatement qu'aux alternances positives du signal appliqué à la grille, alternances désignées par un trait plus marqué, correspondent les alternances négatives du signal amplifié, alternances désignées elles aussi par un trait plus marqué ; la même chose se produit aussi pour les alternances désignées par un trait plus fin.

Dans ce cas, on dit que les deux tensions sont en opposition, car quand l'une atteint la valeur maximum positive, l'autre atteint la valeur maximum négative et vice versa, comme on le voit sur la figure 12.

Il faut se souvenir que le signal amplifié obtenu d'une triode est en opposition de phase avec le signal appliqué à la grille, car ce fait est très important pour comprendre le fonctionnement des oscillateurs électroniques et des circuits de contre réaction, comme nous l'avons vu dans les leçons précédentes à base de transistors ou à base des circuits intégrés.

Pour savoir de combien est amplifié le signal appliqué à la grille de la triode, il suffit de diviser la valeur maximum de la composante alternative de la tension anodique par la valeur maximum de la composante alternative de la tension de grille ; on obtient ainsi le gain de tension, que l'on indique par G.

Dans le cas de la figure 12, puisque les valeurs maxima des composantes alternatives de la tension anodique et de la tension de grille sont 25 V et 2 V, le gain de tension est G = 25 / 2 = 12,5 ; ce qui signifie que le signal appliqué à la grille de la triode est amplifié 12,5 fois.

 

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