Topologies d’amplificateurs
Les quatre briques fondamentales de l'amplification à tubes. Calculateurs interactifs, schémas SVG et toutes les formules nécessaires — avec des résultats en temps réel.
Cathode commune
Le cheval de bataille de l’électronique à tubes. Gain en tension maximal, sortie inversée, la topologie par défaut.
L'amplificateur à cathode commune est l'équivalent à tubes d'un étage à émetteur commun. Le signal entre par la grille, la cathode est reliée à la masse (CA), et le signal amplifié, inversé en phase, apparaît à la plaque.
La résistance de plaque Ra convertit le courant variable du tube en excursion de tension. Plus Ra est élevée = plus de gain, mais moins de marge. La résistance de cathode Rk fixe la polarisation continue.
Avec Ck (condensateur de découplage), le gain maximal est atteint. Sans lui, la contre-réaction locale par Rk réduit le gain mais améliore considérablement la linéarité — un compromis omniprésent en conception hi-fi.
Suiveur cathodique
Gain unitaire, très faible impédance de sortie, non inverseur. Le transformateur d’impédance.
Le suiveur cathodique prélève le signal de sortie à la cathode au lieu de la plaque. La plaque est connectée directement au B+. Résultat : un gain légèrement inférieur à l'unité, mais une impédance de sortie extrêmement basse — environ 1/Gm.
C'est une contre-réaction à 100 % : la totalité du signal de sortie est renvoyée à l'entrée. Le tube annule sa propre distorsion, produisant une fonction de transfert exceptionnellement linéaire.
Utilisez-le entre une source à haute impédance et une charge à basse impédance : câbles longs, circuits de tonalité, casques, ou la grille d'un tube de puissance qui consomme du courant.
SRPP
Deux triodes empilées : l’une amplifie, l’autre régule. Gain + basse impédance en un seul étage.
Le SRPP (Shunt Regulated Push-Pull) empile deux triodes verticalement. La triode inférieure (V1) est un étage de gain à cathode commune. La triode supérieure (V2) agit comme charge dynamique — à la fois source de courant constant et partenaire push-pull.
Sur les alternances positives, V1 conduit davantage et V2 moins. Sur les alternances négatives, l'inverse. Résultat : un fonctionnement push-pull à partir d'une entrée single-ended, avec annulation partielle des harmoniques paires.
La magie opère à une impédance de charge précise (RL ≈ 2 × rp). À cette valeur, l'annulation de distorsion est maximale. Avec une charge trop légère ou trop lourde, le SRPP dégénère en simple cathode commune à charge résistive.
Suiveur Mu
Une source de courant constant comme charge de plaque. Le gain maximal tend vers μ.
Le suiveur mu remplace la résistance de plaque par une source de courant constant active — la triode supérieure (V2) avec sa grille maintenue à une polarisation fixe. Cette SCC a une impédance effective de rp × (μ+1), soit 6,3 MΩ pour une 12AX7 — impossible à atteindre avec une résistance réelle.
Comme le gain = μ × Ra / (rp + Ra), et que Ra vaut désormais des millions d'ohms, le gain tend vers le maximum théorique du tube : μ lui-même. Un suiveur mu avec une 12AX7 délivre un gain ≈ 99 (contre ~60 avec une résistance de 100kΩ).
La sortie est prise à la cathode de V2 — une sortie en suiveur cathodique à très basse impédance. Vous obtenez ainsi un gain quasi maximal ET une faible impédance de sortie. Le meilleur des deux mondes.
Comparaison des topologies
Caractéristiques comparées des quatre topologies.
| Paramètre | Cathode commune | Suiveur cathodique | SRPP | Suiveur Mu |
|---|---|---|---|---|
| Gain | Élevé (−μ·Ra/(rp+Ra)) | < 1 (unitaire) | Moyen-Élevé | Très élevé (≈ μ) |
| Phase | Inversée (180°) | Non inversée (0°) | Inversée (180°) | Inversée (180°) |
| Z sortie | Élevée (Ra ∥ rp) | Très basse (rp/(μ+1)) | Basse (2rp/(μ+1)) | Très basse (rp/(μ+1)) |
| Z entrée | Élevée (≈ Rg) | Très élevée (boot.) | Élevée (≈ Rg) | Élevée (≈ Rg) |
| Linéarité | Bonne (avec CNR) | Excellente | Très bonne | Excellente |
| Tubes requis | 1 (½ double) | 1 (½ double) | 2 (1 double) | 2 (1 double) |
| Idéal pour | Ampli de tension | Tampon / driver | Ampli casque | Ligne haut gain |
| Caractère sonore | Direct, articulé | Transparent, ouvert | Rapide, dynamique | Riche, détaillé |
Choisir judicieusement : La cathode commune est votre amplificateur de tension par défaut. Ajoutez un suiveur cathodique pour attaquer une charge difficile. Utilisez le SRPP quand vous avez besoin de gain + basse impédance dans une seule enveloppe (amplis casque). Choisissez le suiveur mu quand la transparence et la résolution maximale sont la priorité — c'est la topologie la plus raffinée, prisée par les meilleurs concepteurs d'étages ligne au monde.
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Quelle est la caractéristique principale d'un amplificateur à cathode commune ?