Differential Pairs
The long-tailed pair — balanced amplification, common-mode rejection, phase-splitting duties.
La paire à longue queue
Deux tubes appairés partageant un courant de queue commun — la base de l'amplification différentielle
Une paire différentielle (ou paire à longue queue, LTP) est composée de deux triodes dont les cathodes sont reliées par une impédance de queue commune. Quand un signal est appliqué entre les deux grilles (mode différentiel), un tube conduit plus tandis que l'autre conduit moins — le courant de queue I_tail est dirigé entre les deux moitiés.
Le gain différentiel est la moitié de celui d'un étage cathode commune car chaque tube ne voit que la moitié du signal d'entrée. Mais l'avantage clé est la réjection du mode commun : tout signal apparaissant également sur les deux grilles (ronflement, bruit d'alimentation) produit des courants égaux qui s'annulent dans le circuit de plaque.
Le CMRR dépend de manière critique de l'impédance de queue. Une simple résistance donne un rejet modeste (~30-40dB). Une source de courant à pentode peut atteindre 60-80dB, et un CCS cascode peut dépasser 90dB. C'est pourquoi les étages différentiels de qualité utilisent toujours des sources de courant actives.
Conception de paire différentielle
Explorez comment l'impédance de queue affecte le CMRR et le gain
Topologie de la paire à longue queue
Comparaison des topologies de déphaseur
Chaque ampli push-pull en a besoin — lequel convient à votre conception ?
| Topologie | Gain | Équilibre | Z_out (H/B) | Notes |
|---|---|---|---|---|
| Cathodyne split-load | < 1 | ± 0.5dB | rp/μ / 1/gm | Simplest, but unequal output impedances |
| Long-tailed pair diff pair | μ×RL/(2rp+RL) | ± 0.1dB | RL / RL | Best balance; standard in hi-fi amps |
| Paraphase self-balancing | μ×RL/(rp+RL) | ± 1dB | RL / RL | Feedback derived; used in Fender amps |
| Floating paraphase Williamson | μ×RL/(rp+RL) | ± 0.2dB | RL / RL | Cross-coupled feedback; very good balance |
| Schmitt cathode-coupled | ≈ μ/2 | ± 0.5dB | RL / RL | Used in Mullard 5-20; excellent PSRR |
Concevoir un étage différentiel
Guide étape par étape avec des valeurs réelles de composants
1. Choisir le courant de queue
Partez du swing de sortie désiré. Pour un driver push-pull, il faut typiquement 50-80V crête-à-crête par phase. Avec des charges de plaque de 100kΩ, cela signifie I_tail ≈ 1-2mA. Le 12AT7 est idéal ici : gm plus élevé que le 12AX7 avec une dissipation suffisante pour un fonctionnement fiable.
2. Sélection de l'impédance de queue
Pour un CMRR > 60dB, il faut R_tail > 10 × R_L / (A_diff). Avec une simple résistance, cela signifie une valeur très élevée (470kΩ+) nécessitant un B+ élevé. La solution pratique est une source de courant active : une pentode (EF86, 6SJ7) ou un MOSFET (DN2540) polarisé au courant de queue désiré.
3. Appairage des tubes
L'équilibre DC dépend de tubes appairés. Mesurez V_g pour un I_p égal au point de fonctionnement. Un écart de gm de 5% cause ~1dB d'erreur d'équilibre. Pour les applications critiques, ajoutez un potentiomètre de 500Ω entre les cathodes (technique Williamson) pour annuler le décalage DC. Utilisez toujours une double triode (12AT7, 6SN7) pour le meilleur suivi thermique.
4. Conceptions classiques
Testez vos connaissances
In a long-tailed pair, what happens to the tail current when a differential signal is applied?
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.