Sources de courant constant
Une charge résistive limite votre gain. Une SCC supprime ce plafond, permettant au tube d’atteindre son facteur d’amplification théorique μ. C’est l’amélioration la plus significative en conception de circuits à tubes.
Pourquoi une source de courant ?
La limitation fondamentale du gain par charge résistive
Avec une charge résistive R_L, le gain en tension d'une triode est limité à :
Puisque R_L est toujours fini, le gain est toujours inférieur à μ. Pour un 12AX7 avec μ = 100 et une charge typique de 100kΩ (r_p ≈ 62,5kΩ), le gain n'est que d'environ 61,5 — loin du 100 théorique.
Une source de courant constant présente une impédance dynamique très élevée (100kΩ à 10MΩ+). Quand R_L → ∞, le gain tend vers μ. En pratique, une SCC bien conçue atteint 95–99% de μ.
Réf : Horowitz & Hill, «The Art of Electronics» 3ᵉ éd. §2.2.6 — Morgan Jones, «Valve Amplifiers» 4ᵉ éd. Ch.2
Conception SCC à JFET
Source de courant auto-polarisée à JFET — entrez les paramètres et le courant souhaité
Un JFET (comme le J310, 2SK170 ou 2N5457) fait une excellente SCC. Avec une seule résistance R_S de la source à la masse, le JFET s'auto-polarise à un courant stable. L'équation en loi carrée nous donne :
Comparaison des droites de charge
Charge résistive (diagonale) vs SCC (horizontale)
Comparaison des topologies SCC
Choisir la bonne SCC pour votre application
| Type | Z sortie | V max | Avantages | Inconvénients | Composants |
|---|---|---|---|---|---|
| JFET | 100k–500kΩ | 25–40V | Simple, faible bruit, 1 résistance | Basse tension, dispersion IDSS | J310, 2SK170, 2N5457 |
| Depletion MOSFET | 500k–5MΩ | 300–500V | Haute tension, excellent rout | Plus bruyant que JFET | DN2540, LND150, IXTP01N100D |
| Pentode | 40k–1MΩ | 300–500V | HT native, authentique | Chauffage nécessaire, bruit | EL84, EF86, 6SJ7 |
| Cascode (JFET) | 10MΩ+ | 300V+ | rout ultime, bootstrapé | Complexe, 2+ composants | DN2540 + J310 |
| LED-biased BJT | 1–10MΩ | 300V+ | Très stable, économique | Plus de bruit, marge Vce | MPSA42 + LED |
Conception pratique d’une SCC
Considérations clés pour les réalisations pratiques
1. Tension de conformité
La SCC nécessite une tension minimale pour réguler. Pour les JFETs : V_conformité ≥ |V_GS(off)| + 2V. Pour les MOSFETs à déplétion : typiquement 5–10V. Prévoyez cette marge dans votre B+.
2. Stabilité thermique
Les JFETs ont un coefficient de température négatif pour IDSS — le courant diminue avec la température, assurant une stabilité naturelle. Les MOSFETs et BJTs nécessitent plus d’attention. Une SCC à BJT polarisée par LED utilise le ~−2mV/°C de la LED pour compenser la dérive V_BE.
3. Démarrage et transitoires
Au démarrage, la SCC peut fournir le courant maximal avant que le tube ne chauffe, causant une surtension. Ajoutez une résistance de démarrage en parallèle (1–2MΩ) pour limiter la tension initiale, ou un circuit de temporisation.
4. Considérations de bruit
Une SCC ajoute son propre bruit. Les JFETs sont les plus silencieux (1–5 nV/√Hz), suivis par les MOSFETs à déplétion. Les pentodes et BJTs sont plus bruyants. En premier étage critique, préférez un JFET. La contribution en bruit est proportionnelle à gm_SCC/gm_tube.
Testez vos connaissances
What is the main advantage of a CCS plate load over a resistor?
Références
- Paul Horowitz & Winfield Hill, The Art of Electronics, 3rd ed., Cambridge University Press, 2015. ISBN 978-0521809269Référence canonique pour la conception analogique — tubes au Ch. 2.4 et Ch. 3.
- Morgan Jones, Valve Amplifiers, 4th ed., Newnes, 2012. ISBN 978-0080966403Traitement moderne et rigoureux de la conception audio à tubes.