Simulation SPICE
Comprendre et utiliser les modèles de Koren pour la simulation de circuits à tubes. Explorez les paramètres de manière interactive, générez des netlists SPICE et apprenez le flux de simulation, du point de repos à l’analyse transitoire.
Pourquoi simuler ?
Concevoir avant de souder
Vérifier les points de repos
Confirmez les tensions et courants de polarisation avant de construire. Détectez les erreurs qui pourraient endommager des tubes coûteux.
Prédire les performances
Réponse en fréquence, gain, impédance de sortie et caractéristiques de distorsion — tout visible avant le premier prototype.
Explorer les variantes
Comparez rapidement les types de tubes, les valeurs de résistances et les topologies. Optimisez à l’écran, pas sur l’établi.
Le modèle de Koren
Le modèle de triode de Norman Koren décrit le comportement du courant anodique avec six paramètres
Facteur d’amplification. Contrôle le gain global. Des valeurs plus élevées signifient plus d’amplification pour une variation donnée de tension de grille.
Exposant contrôlant la forme de la courbe de transfert Ia/E1. Généralement 1,2–1,6 pour les triodes. Affecte la courbure et le caractère de distorsion.
Constante de mise à l’échelle du courant anodique. Des valeurs plus grandes réduisent le courant global. Définit la « taille » du tube.
Affecte l’influence de la tension anodique sur le blocage de grille. Contrôle l’ouverture des courbes anodiques à basse tension.
Paramètre de tension de coude. Contrôle la netteté de la zone de coude où les courbes se courbent à basse tension anodique.
Décalage de potentiel de contact. Petite correction de tension pour le potentiel de contact grille-cathode, généralement proche de zéro.
Explorateur de paramètres
Ajustez chaque paramètre de Koren et observez comment les courbes anodiques changent en temps réel. Les courbes orange montrent vos modifications, les courbes estompées montrent l’original.
Configuration LTspice
Comment utiliser les modèles de Koren dans LTspice pour la simulation de circuits
1. Créer le fichier .subckt
Enregistrez la définition du sous-circuit ci-dessous comme fichier .sub dans votre dossier de bibliothèque LTspice. L'ordre des broches est Anode, Grille, Cathode.
.SUBCKT 12AX7_Koren A G K
* Koren triode model for 12AX7
* mu=100.26 Ex=1.394 Kg1=1651.8 Kp=1000 Kvb=524 Vct=0.5
.PARAM mu=100.26
.PARAM Ex=1.394
.PARAM Kg1=1651.8
.PARAM Kp=1000
.PARAM Kvb=524
.PARAM Vct=0.5
E1 1 0 VALUE={V(A,K)/Kp*LOG(1+EXP(Kp*(1/mu+(V(G,K)+Vct)/SQRT(Kvb+V(A,K)*V(A,K)))))}
Ga A K VALUE={MAX(PWR(V(1),Ex)/Kg1,0)}
Cgk G K 1.6p
Cgp G A 1.6p
Cpk A K 0.5p
.ENDS 12AX7_Koren2. Ajouter le symbole
Dans LTspice, créez un nouveau symbole avec trois broches (A, G, K) ou utilisez un symbole de triode existant. Définissez l'attribut Prefix sur X et le SpiceModel sur le nom du sous-circuit. Ajoutez une directive .lib pointant vers votre fichier .sub.
3. Limites du modèle
Le modèle de Koren utilise une source de tension comportementale (E1) et une source de courant (Ga) pour implémenter l’équation du courant anodique. Les capacités inter-électrodes sont incluses comme valeurs fixes. Le courant de grille n’est pas modélisé, donc la simulation n’est valide que pour des tensions de grille négatives.
Modèle vs réalité
Là où les modèles de Koren excellent et là où ils montrent leurs limites
Régions précises
- Plage de fonctionnement normale (grille négative, tensions anodiques modérées)
- Les courbes caractéristiques anodiques correspondent bien à la fiche technique
- Transconductance et facteur d’amplification
- Comportement AC en petit signal aux points de fonctionnement typiques
- Caractère de distorsion harmonique (ordre pair dominant pour les triodes)
Divergences connues
- La zone de courant de grille (Vg > 0) n’est pas du tout modélisée
- La capacité Miller est fixe, non dépendante de la tension comme dans les vrais tubes
- Effets de température et comportement de chauffe absents
- Pas de modélisation du vieillissement ou de la dégradation d’émission
- Interaction de grille écran (pour les pentodes connectées en triode)
Flux de simulation
De la sélection du tube à l’analyse transitoire
Choisir le tube, obtenir les paramètres de Koren
Sélectionnez dans la base de données ci-dessus. Chaque tube possède des paramètres ajustés pour le modèle de Koren.
Configurer le schéma dans SPICE
Créez la topologie du circuit. Utilisez le modèle de sous-circuit et ajoutez les composants d’alimentation, de polarisation et de charge.
Point de repos DC (.op)
Exécutez l’analyse .op pour vérifier les conditions de polarisation. Vérifiez la tension anodique, le courant et la dissipation de puissance.
Analyse AC petit signal (.ac)
Balayez la fréquence pour observer le gain, la bande passante et la réponse en phase. Vérifiez les impédances d’entrée/sortie.
Analyse transitoire (.tran)
Appliquez un signal test et observez la forme d’onde de sortie. Mesurez la distorsion avec l’analyse FFT.
Générateur de netlist SPICE
Générez des netlists de banc d’essai complètes pour les circuits à tubes courants
* 12AX7 common cathode amplifier
* Generated by Luminance SPICE Tool
.SUBCKT 12AX7_Koren A G K
* Koren triode model for 12AX7
* mu=100.26 Ex=1.394 Kg1=1651.8 Kp=1000 Kvb=524 Vct=0.5
.PARAM mu=100.26
.PARAM Ex=1.394
.PARAM Kg1=1651.8
.PARAM Kp=1000
.PARAM Kvb=524
.PARAM Vct=0.5
E1 1 0 VALUE={V(A,K)/Kp*LOG(1+EXP(Kp*(1/mu+(V(G,K)+Vct)/SQRT(Kvb+V(A,K)*V(A,K)))))}
Ga A K VALUE={MAX(PWR(V(1),Ex)/Kg1,0)}
Cgk G K 1.6p
Cgp G A 1.6p
Cpk A K 0.5p
.ENDS 12AX7_Koren
* Power supply
Vb B+ 0 300
* Input signal
Vin IN 0 AC 1 SIN(0 1 1k)
* Coupling capacitor
Cin IN G 100n
* Grid bias (adjust for operating point)
Rg G 0 1Meg
Vbias G_bias 0 -2
Rbias G_bias G 100k
* Tube
X1 A G K 12AX7_Koren
* Plate resistor
Rp B+ A 100k
* Cathode resistor + bypass
Rk K 0 1.5k
Ck K 0 100u
* Output coupling
Cout A OUT 100n
Rload OUT 0 1Meg
.tran 0 5m 0 1u
.ac dec 100 10 100k
.op
.endParamètres clés
Référence rapide des paramètres du modèle de Koren et plages typiques
| Paramètre | Symbole | Plage typique | Effet |
|---|---|---|---|
| μ | mu | 10–100 | Facteur d’amplification, définit le gain en tension |
| Ex | Ex | 1.2–1.6 | Exposant de la courbe de transfert, affecte la forme de distorsion |
| Kg1 | Kg1 | 500–5000 | Mise à l’échelle du courant, plus élevé = moins de courant |
| Kp | Kp | 50–600 | Influence anodique sur le blocage, contrôle l’ouverture des courbes |
| Kvb | Kvb | 10–500 | Tension de coude, contrôle la forme des courbes à basse Vp |
| Vct | Vct | -2–+2 V | Décalage de potentiel de contact, généralement faible |
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