Tubes combinés

De manière similaire à l'idée du circuit intégré, les concepteurs de tubes ont essayé d'intégrer différentes fonctions de tube dans des enveloppes à tube unique pour réduire les besoins en espace dans les équipements électroniques de type tube plus modernes. Une combinaison courante observée dans une seule coque en verre était soit deux diodes, soit deux triodes. L'idée d'installer des paires de diodes à l'intérieur d'une seule enveloppe est tout à fait logique à la lumière des conceptions de redresseur pleine onde d'alimentation, nécessitant toujours plusieurs diodes.

Bien sûr, il aurait été tout à fait impossible de combiner des milliers d'éléments de tube dans une seule enveloppe de tube de la même manière que des milliers de transistors peuvent être gravés sur un seul morceau de silicium, mais les ingénieurs ont tout de même fait de leur mieux pour repousser les limites de la miniaturisation des tubes et consolidation. Certains de ces tubes, bizarrement appelés compactrons , contenait quatre éléments tubulaires complets ou plus dans une seule enveloppe.

Parfois, les fonctions de deux tubes différents pouvaient être intégrées dans un seul tube combiné d'une manière qui fonctionnait simplement plus élégamment que deux tubes ne le pourraient jamais. Un exemple de ceci était le convertisseur pentagrid , plus généralement appelé heptode, utilisé dans certaines conceptions radio superhétérodynes. Ces tubes contenaient sept éléments :5 grilles, une cathode et une plaque. Deux des grilles étaient normalement réservées à l'entrée du signal, les trois autres reléguées aux fonctions de filtrage et de suppression (amélioration des performances). En combinant les fonctions superhétérodynes de l'oscillateur et du mélangeur de signaux dans un même tube, le couplage du signal entre ces deux étages était intrinsèque. Plutôt que d'avoir des circuits d'oscillateur et de mélangeur séparés, l'oscillateur créant une tension alternative et le mélangeur « mélangeant » cette tension avec un autre signal, la section oscillateur du convertisseur pentagrille a créé un flux d'électrons qui a oscillé en intensité qui a ensuite directement traversé une autre grille pour « mélanger " avec un autre signal.

Ce même tube était parfois utilisé d'une manière différente :en appliquant une tension continue à l'une des grilles de contrôle, le gain du tube pouvait être modifié pour un signal imprimé sur l'autre grille de contrôle. Ceci était connu sous le nom de variable-mu fonctionnement parce que le « mu » (µ) du tube (son facteur d'amplification, mesuré comme le rapport du changement de tension plaque-cathode sur le changement de tension grille-cathode avec un courant de plaque constant) pourrait être modifié à volonté par un Signal de tension de commande CC.

Des ingénieurs en électronique entreprenants ont également découvert des moyens d'exploiter ces capacités multivariables de tubes « de moindre importance » tels que les tétrodes et les pentodes. L'un de ces moyens était le soi-disant ultra-linéaire amplificateur de puissance audio, inventé par une paire d'ingénieurs nommés David Hafler et Herb Keroes, utilisant un tube tétrode en combinaison avec un transformateur de sortie « taraudé » pour fournir des améliorations substantielles de la linéarité de l'amplificateur (diminution des niveaux de distorsion). Prenons l'exemple d'un amplificateur à tube triode « simple » avec un transformateur de sortie couplant la puissance au haut-parleur :

Si nous substituons une tétrode à une triode dans ce circuit, nous verrons des améliorations du gain du circuit résultant du blindage électrostatique offert par l'écran, empêchant un retour indésirable entre la plaque et la grille de contrôle :

Cependant, l'écran de la tétrode peut être utilisé pour des fonctions autres que simplement protéger la grille de la plaque. Il peut également être utilisé comme un autre élément de contrôle, comme la grille elle-même. Si une « prise » est effectuée sur l'enroulement primaire du transformateur et que cette prise est connectée à l'écran, l'écran recevra une tension qui varie avec le signal à amplifier (rétroaction). Plus précisément, le signal de retour est proportionnel au taux de variation du flux magnétique dans le noyau du transformateur (dΦ/dt), améliorant ainsi la capacité de l'amplificateur à reproduire la forme d'onde du signal d'entrée aux bornes du haut-parleur et pas seulement dans l'enroulement primaire du transformateur :

Ce retour de signal se traduit par des améliorations significatives de la linéarité de l'amplificateur (et par conséquent de la distorsion), à condition de prendre des précautions pour ne pas « surcharger » l'écran avec une tension positive trop importante par rapport à la cathode. En tant que concept, la conception ultralinéaire (rétroaction d'écran) démontre la flexibilité de fonctionnement accordée par plusieurs éléments de grille à l'intérieur d'un seul tube :une capacité rarement égalée par les composants semi-conducteurs.

Certaines conceptions de tubes combinaient plusieurs fonctions de tubes de la manière la plus économique :deux plaques avec une seule cathode, les courants pour chacune des plaques étant contrôlés par des ensembles séparés de grilles de commande. Des exemples courants de ces tubes étaient triode-heptode et triode-hexode tubes (un tube hexode est un tube avec quatre grilles, une cathode et une plaque).

D'autres conceptions de tubes incorporaient simplement des structures de tubes séparées à l'intérieur d'une seule enveloppe de verre pour une plus grande économie. Les tubes à double diode (redresseur) étaient assez courants, tout comme les tubes à double triode, en particulier lorsque la dissipation de puissance de chaque tube était relativement faible.

Les modèles 12AX7 et 12AU7 sont des exemples courants de tubes à double triode, tous deux de faible puissance. Le 12AX7 est particulièrement courant comme tube de préamplificateur dans les circuits d'amplificateur de guitare électrique.