Les radios à 5 tubes

Hier dimanche le 15 février c'était la journée de la radio. Le premier emplois que j'ai occupé en sortant du CÉGEP était justement dans un atelier de réparation d'appareil électronique et en 1978 il y avait encore beaucoup d'appareils qui fonctionnaient avec des tubes électroniques; triode, tétrode, pentode. Comme je suis un babyboomer, les premiers appareils électroniques que j'ai connu fonctionnaient avec de tels tubes. Je me rappelle encore ce récepteur AM dans son boitier en bois trônant sur le comptoir de la cuisine/salle à manger.

un circuit typique

À cet époque il y avait, peu importe le manufacturier, un circuit typique pour ces récepteurs radio conçus autour de 5 tubes électroniques. Quelques détails varaient d'un fabriquant à l'autre mais cette standardisation permettait la fabrication à grande échelle à faible coût.

Si on regarde le numéro de modèle des tubes on voit 12SA7, 12SK7, 12SQ7, 50L6GY et 35Z5GT. Le premier nombre indique le voltage de fonctionnement du filament du tube. Si on additionne ces 5 nombres on arrive à 121 volt c'est à dire le voltage d'alimentation secteur en amérique du nord (120VAC). Si on regarde dans le bas du schéma électronique on voit que les 5 filaments sont branchés en série. Cette configuration évitait d'utiliser un coûteux, lourd et volumineux transformateur pour abaisser la tension. Tout était penser pour réduire le coût de fabrication. L'inconvénient était que si un filament brulait il fallait vérifier les 5 tubes pour savoir lequel avait flanché.

Juste au dessus des filaments on aperçoit le tube redresseur de tension 35Z5GT. Encore là en raison du coût on se contentait d'une rectification demi-phase. La filtration était assurée par condensateur double de 50µF. Ce condensateur se présentait dans un seul boitier d'aluminium cylindrique d'environ 15mm de diamètre par environ 50mm de hauteur avec 3 fils qui sortaient à une extrémité dans le genre de ceux-ci:

On voit qu'il y avait 2 tensions DC la première à 119VDC pour alimenter l'amplicateur audio-fréquence. Il s'agit d'une pentode 50L6GT. Puisque l'impédance de sortie des tubes électronique est élevée il fallait utiliser un transformateur pour réduire l'impédance entre la sortie de l'amplificateur et le haut-parleur. Cependant de type de transformateur est plus petit et plus léger qu'un transformateur d'alimentation.

Parti radio-fréquence

À cette époque c'est la radio AM qui dominait le marché et les récepteurs à 5 tubes étaient conçu pour la réception dans la bande 540 à 1600 Khertz. Il n'y avait pas de barre de ferrite pour le bobinage d'antenne, ça n'existait pas encore. À la place sur le panneau arrière du récepteur, côté intérieur était collée une bobine plate qui couvrait la surface. Cette bobine était fabriquée avec un fil spécial appellé Litz. Ce genre de fil est constitué de nombreux fils plus petits et isolés les uns des autres. Ce type de fil augmente la sélectivité du circuit d'accord, je n'entrerai pas dans les détails. Complètement à gauche du schéma cette boucle de fil est identifiée par loop.

Le tube électronique identifié 12SA7 est une pentode qui joue 3 rôles. Amplification du signal reçu, oscillateur local et mélangeur de fréquences. Le signal radio est amplifié par contrôle de la grille branché à la broche 8 tandis que l'oscillatuer local est branché sur la grille à la broche 5. La double grille sur la broche 4 est ce qu'on appelle une grille de supression et sert à réduire le couplage entre les différentes électrodes du tube. L'accord de la fréquence de réception se fait par un condensateur variable à double section dans le genre de celui-ci:

Un récepteur superhétérodyne fonctionne par réduction de la fréquence reçu vers une fréquence intermédiaire constante. Dans le cas des récepteurs AM cette fréquence intermédiaire était de 455Khz. Une fréquence plus basse permet une meilleur sélectivitée. Cette fréquence intermédiaire est la différence entre celle de l'oscillateur local et la fréquence reçu. Puisque cette différence doit-être constante à 455Khz il faut que l'oscillateur local suive l'accord. C'est le rôle du condensateur variable d'assurer cette constance. L'oscillateur local fonctionne à 455Khz plus haut que la fréquence de réception de sorte que FRif=FRosc-FRrec. la capacitance des 2 sections varie ensemble. La ligne pointillée identifié var. con. sur le schéma représente ce lien mécanique entre les 2 sections du condensateur. Puisque la grille en 5 varie à la fréquence de l'oscillateur local alors que celle branchée sur 8 varie à la fréquence de réception on retrouve à l'anode du tube sur la broche 3 à la fois la somme et la différence de ces 2 fréquences. Mais le transformateur qui est branchée sur l'anode est un circuit accordé à la fréquence de 455Khz et ne laisse passer que la différence de fréquence.

Le tube 12SK7 est encore une pentode qui sert à amplifier la fréquence intermédiaire et sa sortie est aussi branchée sur un transformateur accordé sur 455Khz. Ces 2 filtres augmentent la sélectivité et permettent de réduire l'interférence des stations voisines en fréquence.

Le tube 12SQ7 comprend un double diode de détection et une triode amplificatrice. Sur les broches 4 et 5 on a les anodes des rectificatrices de démodulation. La démodulation d'un signal AM, c'est à dire la récupération du signal audio qui module la porteuse radio-fréquence, est simple. Il suffit de redresser le signal radio avec une diode et d'éliminer la radio-fréquence en la court-circuitant avec un condensateur. Dans ce circuit on voit que la filtration est à l'intérieur du boitier du transformateur IF et branché au bornes d'une résistance de 50Kohms. Ce signal audio résultant est acheminé vers la triode amplificatrice en passant par le contrôle de volume et un condensateur de 0.01µF relié à la grille sur la broche 2. La sortie de la triode contrôle la grille (broche 5) de la pentode 50L6GT qui est l'étage d'amplification audio final.

Contrôle de gain automatique

Notez la résistance de 3Mohms branchée sur le contrôle de volume. En ce point il y a un voltage DC négatif résultant de la rectification et de la filtration. Si vous suivez le fil qui part de là et s'en va vers la gauche on voit qu'il y a un condensateur de 0.05µF qui filtre encore plus. Celui-là élimine les fréquences audios. On ne veut pas que ce voltage varie avec le signal audio mais plus lentement selon l'amplitude du signal radio fréquence reçu. Plus le le signal de la station sous écoute est fort plus ce voltage est négatif. Notez que ce voltage est branché sur les grilles des 12SK7 et 12SA7 en passant à travers les bobines. Ce voltage contrôle le gain du tube pour garder autant que possible le volume audio constant lorsqu'on change de station ou que la réception d'une même station fluctue. C'est ce qu'on appelle le contrôle de gain automatique.

En conclusion

Il s'agit d'un circuit simple et facile à comprendre. Je ne vous décriré pas le fonctionnement d'un téléviseur de cette époque, au CÉGEP le cours sur la télévision prenait une session complète et était accompagné d'un bouquin de quelques centaines de pages.

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