Mickaël Le Goff

RAPPORT DE PROJET DE FIN D’ETUDES
ECOLE NATIONALE SUPÉRIEURE D’INGÉNIEURS DE CAEN
FILIÈRE ÉLECTRONIQUE OPTION TÉLÉCOMS
ÉTUDE SUR LA MODELISATION DES TUBES À VIDE SOUS SPICE ET
SIMULATION DU PREAMPLIFICATEUR KTR-5725 DE KTR-LAB.
TRAVAUX REALISES A L’ENSICAEN
Mickaël Le Goff
Encadrement :
Christophe Goupil
ANNÉE 2007/2008

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REMERCIEMENTS
J’exprime ma plus vive reconnaissance au Professeur Christophe Goupil, chercheur au sein du
laboratoire CRISMAT à Caen et enseignant au sein de l’ENSICAEN, pour ses compétences
scientifiques et humaines qui m’ont permises de mener à bien mon travail.
Je remercie particulièrement Romain Bouvier, ancien élève de l’ENSICAEN, travaillant chez
Divatech en partenariat avec KTR-LAB pour m’avoir donné les plans du préamplificateur
ainsi que pour son appui scientifique apporté à mon travail et tous les échanges très fructueux
que j’ai pu avoir avec lui.
Merci à Max Robinson « Doctor Tube », électronicien américain, pour m’avoir répondu sur
certaines questions concernant le projet.
Je désire également exprimer ma gratitude envers Philipe Lefebvre et Jean Max Dutertre qui
m’ont permis de trouver un sujet de projet de fin d’étude en coordination avec mes passions,
la musique et le monde audio.

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SOMMAIRE
I. INTRODUCTION……………………………………………………………………. 5
II. LES TUBES À VIDE………………………………………………………………... 5
1. LA DIODE A VIDE…………………………………………………………... 5
a. Emission thermoïonique……………………………………………… 5
b. Courbe caractéristique de la diode………………………………….. 5
2. LA TRIODE…………………………………………………………………... 6
a. Caractéristiques de la triode…………………………………………. 7
b. Schéma petits signaux………………………………………………… 7
III. MODELISATION DU TUBE 12AT7/ECC81…………………………………….. 8
1. MACRO TRIODE…………………………………………………………... 8
2. MODELE DE NORMAN KOREN………………………………………… 8
3. MODELE DE DUNCAN MUNRO………………………………………… 9
4. COURBES DE SIMULATIONS…………………………………………… 9
IV. ETUDE DU PREAMPLIFICATEUR KTR 5725………………………………… 10
1. MONTAGE CATHODE COMMUNE……………………………………. 10
a. Gain en tension………………………………………………………... 11
b. Impédance d’entrée et sortie………………………………………… 11
c. Fréquence de coupure………………………………………………… 12
d. Polarisation du montage……………………………………………... 12
2. SHUNTED REGULATED PUSH-PULL (SRPP)………………………… 12
a. Gain et impédance de sortie………………………………………….. 13
3. ADAPTATEUR D’IMPEDANCE………………………………………….. 14
a. Gain en tension………………………………………………………... 15
b. Impédance de sortie…………………………………………………... 15
c. Amélioration…………………………………………………………... 15
4. MONTAGE COMPLET DU PREAMPLIFICATEUR KTR 5725……… 16
V. SIMULATION DU PREAMPLIFICATEUR……………………………………… 17
1. MONTAGE CATHODE COMMUNE…………………………………….. 17
2. MONTAGE SRPP…………………………………………………………... 18
3. ADAPTATEUR D’IMPEDANCE………………………………………….. 18
4. MONTAGE FINAL…………………………………………………………. 19
VI. CONCLUSION……………………………………………………………………… 21
BIBLIOGRAPHIE……………………………………………………………………… 22
ANNEXES……………………………………………………………………………….. 23

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I. INTRODUCTION
Ce projet à pour but de comprendre la modélisation des tubes à vide, en particulier celle des
triodes. Nous verrons quels sont les paramètres caractéristiques de ce type de tube et enfin
quels sont les équations permettant de les représenter en se rapprochant au maximum des
courbes données par le constructeur.
Une deuxième partie consiste à comprendre un schéma d’un préamplificateur à tube, le
préamplificateur KTR 5725. Chaque module sera étudié séparément puis une étude de
simulation via le logiciel Micro-Cap (simulateur de type SPICE) de chez Spectrum Software
sera effectuée.
Les simulations seront réalisées avec le modèle de la triode 12AT7, ou son équivalent ECC81,
qui sera retenu comme celui simulant au mieux les caractéristiques données par le fabricant
JJ-Electronique.
II. LES TUBES À VIDE
1. La diode à vide :
La diode à vide est le plus simple des tubes électroniques et constitue le point de départ des
autres tubes tels que la triode et la pentode que nous étudierons par la suite.
Elle est composée de deux électrodes (l’anode en haut et la cathode en bas) et d’un filament
qui a pour but de chauffer la cathode. Tout ceci est enfermé dans un tube en verre dans lequel
règne un vide très poussé (pression de l’ordre de 10
-6
mm de mercure).
Figure 1 : structure d’une diode à vide et son symbole électronique.
a. Emission thermoïonique :
En 1883, Thomas Edison découvrit que dans une lampe à incandescence, un nuage
d’électrons (espace de charge) apparaît autour du métal chauffé. Le nombre d’électrons
dépend également de la température du métal.
Lorsque l’on impose un potentiel positif sur l’anode, les électrons provenant de la cathode
sont attirés sur celle-ci et un courant (Ia) apparaît entre les deux électrodes.
Comme l’anode n’émet pas d’électrons, aucun courrant ne se formera dans le cas où la
cathode sera à un potentiel positif par rapport à l’anode.
b. Courbe caractéristique de la diode :
Si l’on mesure le courant Ia lorsque l’on fait varier la tension au niveau de l’anode Va, on
obtient la courbe caractéristique de la diode : Ia = f(Va).
Différentes courbes peuvent être obtenues pour différentes températures de la cathode.