Tubes : comment bien les choisir ?

Tubes : comment bien les choisir ?

Par Jean Hiraga

À partir des années 70, les maillons audio à tubes et les composants associés ont connu un énorme regain d’actualité. Un bon millier de marques présentes sur le marché mondial s’est enrichi de la renaissance de toute une gamme de tubes anciens. Cette opportunité a permis à des appareils d’époque de retrouver une nouvelle jeunesse. Mais soyons prudents : le remplacement des tubes par des équivalents récents doit être encadré de multiples précautions.

Les marques mythiques : un savoir-faire quasi-irremplaçable

Un grand nombre de marques, principalement américaines et européennes ont forgé l’histoire du tube électronique dans le monde depuis le début des années 1900. Dans chaque pays, chaque marque a su valoriser et préserver ses activités et ses parts de marché sur les bases d’un savoir-faire que l’on peut apprécier aujourd’hui sous la forme « NOS » (New Old Stock), autrement dit de tubes d’époque encore neufs. Leur examen visuel, leur passage au banc de mesure, au lampemètre, de même que de longs tests comparatifs d’écoute de modèles destinés aux applications en haute fidélité laissent invisibles des recettes de fabrication jalousement gardées. Cette remarque s’applique autant aux célèbres ECC83 d’origine Telefunken et aux pentodes EL34 de la firme anglaise Mullard qu’aux mythiques WE300B de la firme américaine Western Electric.

Quelques paramètres techniques à retenir

Les principaux paramètres techniques généralement retenus par les utilisateurs pour les tubes audio pourraient se résumer :

1 – À leurs spécifications « sur le terrain » et aux différences notées par rapport aux spécifications officielles.
Rappelons que des tolérances de 15 %, voire plus, sont une chose courante.

2 – À la durée de vie.
Il est important de retenir le fait que la durée de vie d’un tube varie en fonction de chaque marque tout en restant liée à chaque condition d’utilisation. La durée de vie d’un tube dépend autant au degré de vide que des possibilités du pouvoir émissif des cathodes, des filaments à chauffage direct. Un phénomène dit « d’épuisement » de leur pouvoir émissif dépend des valeurs de courant, de tension plaque par rapport aux valeurs maximum autorisées par les spécifications.

La qualité du vide à l’état neuf et au cours de l’utilisation d’un tube est un paramètre essentiel. Il reste lié aux techniques de dégazage des métaux, aux procédés d’étanchéité au niveau des connexions de sortie ainsi qu’aux bulbes. Ces derniers font appel à des verres différents, à plus faible dilatation au niveau de leur partie inférieure. Des déficiences sur les trois points cités peuvent abréger sensiblement la durée de vie d’un tube. L’amorçage inter-électrodes final est généralement précédé d’un halo rose-bleuté (« glow » en anglais) généralisé.

3 – À la tenue des spécifications dans le temps.
Elle dépend autant de l’origine du tube utilisé que des conditions d’utilisation. Certains tubes sont réputés pour être plus robustes que d’autres. Dans chaque marque, selon chaque type d’utilisation, un tube électronique traverse trois périodes de vie : une période de rodage étalée sur quelques centaines d’heures, une période dite « de croisière » située entre 500 et environ 4 000 heures (il ne s’agit que d’une valeur approximative). Vient ensuite une période de déclin plus ou moins rapide des performances.

En prenant l’exemple de la triode WE300B d’origine, ce tube bien utilisé est capable de fonctionner parfaitement pendant une vingtaine d’années. Ce même tube poussé à fond, par exemple sous une tension plaque de 450 V et un courant de repos de 80 mA, aura une espérance de vie qui ne dépassera guère deux ou trois ans.

Dans le cadre d’une application audio, il est conseillé de remplacer les tubes après un certain nombre d’heures d’utilisation sans attendre la coupure de leur filament. Cette date limite n’est pas facile à cerner. Elle nécessiterait soit l’utilisation d’un compteur horaire (de rares interrupteurs M/A en sont pourvus), soit un passage au banc de mesure audio (mesure de la puissance nominale, de la bande passante, du taux de distorsion).

4 – Au niveau de souffle, de bruit de fond et à l’effet microphonique.
Ces trois paramètres sont d’une importance majeure sur l’étage phono d’un préamplificateur. Rappelons en revanche que les qualités sonores optimales convoitées par l’utilisateur ne vont pas forcément de pair avec le modèle de tube offrant le meilleur recul de bruit. C’est le cas du tube noval ECC83 qui, dans les marques Philips et Telefunken d’origine (ils se distinguent des autres par des plaques à surface lisse) ont pour atout de grandes qualités musicales sans être pour autant les meilleurs sur le critère du bruit résiduel.

Il arrive aussi que, pour de simples questions d’isolement électrique entre la cathode et le filament, un modèle de tube précis soit plus sujet qu’un autre à des phénomènes de bruit, de petits sifflements mêlés au bruit de fond. Un petit sifflement se produit souvent sur le « SRPP », un montage sur lequel la cathode d’un des éléments double triode est portée à un potentiel élevé par rapport à la masse.

5 – Aux qualités sonores et musicales.
Attention, car ces paramètres sont souvent faussés suite aux dispersions des caractéristiques des tubes. Dans la majorité des cas, l’utilisateur n’a pas la possibilité de faire effectuer un tri préalable des tubes sur les paramètres de courant, de pente. Sur le même appareil, le remplacement d’un tube usagé par un autre, neuf mais non trié. Cela pourra conduire à des points de fonctionnement différents de ceux d’origine, à des résultats de mesure et d’écoute différents.

Sur un préamplificateur, une tension plaque optimale de 200 V pour un courant de repos de 1,2 mA pourra passer ainsi à 190 V et 1,8 mA sur un tube non trié d’une autre origine. Dans ces conditions, le changement du point de fonctionnement selon le tube utilisé rendra impossible la comparaison des performances d’écoute. Cette remarque concerne également les tubes de puissance. Ils sont sujets à des tolérances qui atteignent facilement ± 10 % tout en travaillant dans des plages de courant bien plus élevées.

La qualité sonore, les performances musicales des tubes restent peu évidentes à cerner car elles tendent à varier dans le temps, au fil des mois, dans des contextes différents les uns des autres. Les tubes appartenant aux séries « SQ » (Special Quality) ou professionnelle, ceux dont la référence est d’ordinaire assortie du suffixe W ou WA, sont avantagés par une plus longue durée de vie. Leur pouvoir émissif de cathode assez timide pendant leur phase de rodage produit une sonorité qui peut manquer d’assise, d’ampleur.

Ces effets subjectifs sont trompeurs car ils peuvent disparaître complètement après quelques semaines d’utilisation. Ajoutons par ailleurs qu’il reste impossible de distinguer lors d’un passage au banc de mesure un tube procurant à l’écoute un son plus « chaud », plus raffiné qu’un autre. On est contraint de prendre en compte sa propre expérience et les avis d’autres utilisateurs.

Sélectionner en priorité des tubes triés

Le remplacement d’un tube usagé soit par un tube neuf d’époque, soit par un tube récent doit faire l’objet d’une présélection, d’un tri capable de garantir de faibles tolérances par rapport aux spécifications des tubes d’origine. La méthode de tri à l’aide d’un lampemètre, avec mesure de la pente convient assez bien pour les tubes amplificateurs de tension de type noval ou miniature, genre ECC81, 82 ou 83 (préamplificateur, étages d’entrée des amplificateurs de puissance).

À l’opposé, ce tri peut conduire à des dispersions sensibles lorsqu’il s’agit de tubes de puissance. En effet, un certain nombre de lampemètres font usage d’une tension plaque relativement basse, par exemple 180 V, pour la mesure de la pente, de la transconductance. Or, il est important de retenir qu’une vraie paire de tubes signifie la superposition de l’ensemble des familles de courbes Ip/Up pour différentes polarisations de grille, pour des tensions plaque s’étendant jusqu’aux limites maximum autorisées par les spécifications. Dans une application audio, les points de fonctionnement varient au cas par cas, d’un étage à l’autre, d’un appareil à l’autre. Les points de fonctionnement ne sont que très rarement identiques à ceux utilisés sur un modèle donné de lampemètre.

Ainsi, deux tétrodes KT88 considérées comme « identiques » sur tel lampemètre peuvent procurer dans les conditions réelles d’utilisation, par exemple sur le célèbre McIntosh MC275, en classe B et sous 450 V de tension plaque, des disparités flagrantes. L’utilisation d’un traceur de courbe n’étant pas à la portée de tous, une solution pratique reste la mesure, le réglage du courant de repos. Or, ces réglages ne sont pas toujours facilement accessibles.

Ils doivent de préférence être confiés à un spécialiste habitué à la mesure de tensions élevées, donc à des précautions d’usage. Une astuce consiste à réaliser soi-même des bouchons, des embases mâle-femelle que l’on intercale entre chaque tube et l’appareil. On peut de la sorte mesurer, sans avoir à démonter l’appareil, les valeurs de polarisation grille, de tension plaque, de courant de repos de chaque tube. Ces mesures externes nécessitent un milliampèremètre et un voltmètre.

Ce test se complique par le fait qu’il faut réaliser soi-même non pas un, mais plusieurs bouchons adaptés à chaque type de tube. Pas simple ! Quant aux valeurs de courant de tensions ainsi mesurées, elles n’apportent des informations vraiment utiles que lorsque l’on dispose des spécifications, des courbes de chaque tube. Ces considérations nous font comprendre que le remplacement « vite fait, bien fait » d’un tube par un autre dans l’objectif de « booster » les performances d’un appareil comporte une part certaine de risques.

Ce risque est accru sur des circuits cumulant les liaisons directes et les alimentations stabilisées, à l’instar de certains modèles de chez Audio Research. Prenons en exemple deux tubes ECC83 reliés en direct, sans condensateur de liaison. Un changement de tube inadéquat peut modifier de manière très sensible le point de fonctionnement, la polarisation cathode-grille de l’étage suivant. À titre d’exemple, la tension plaque du premier tube, de 200 V, peut déterminer de manière très précise la valeur de polarisation grille du tube qui suit : soit par exemple 1,5 V. Or, la liaison directe entre les deux étages impose au niveau de la cathode du second tube, non pas l’obtention d’une tension située aux alentours de 200 V, mais une valeur qui doit être exactement de 201,5 V. C’est précis !

La tension secteur, un point d’importance

La plupart des appareils à tubes, des préamplificateurs, des amplificateurs de puissance font usage de circuits d’alimentation non stabilisés. Les valeurs de haute tension sont de ce fait dépendantes de la tension du réseau secteur. Il est donc indispensable de vérifier si la tension secteur pour laquelle a été conçu l’appareil est bien respectée. Un amplificateur conçu pour le secteur 220 V mais relié à un réseau 230 V conduira à une augmentation de la valeur de haute tension. Sur les étages de puissance des amplificateurs à tubes, une tension de plaque plus élevée que celle initialement prévue, par exemple 430 V au lieu de 400 V pourra forcer les tubes de sortie à travailler sous des dissipations de plaque anormalement élevées.

Cette situation peut conduire à des risques pour la vie des tubes comme vis-à-vis de la fiabilité de l’appareil. Un début de rougeoiement des plaques de tubes de puissance, genre KT88, 6550 ou EL34, n’est parfois visible que dans une pièce peu éclairée. C’est le signe évident d’une dissipation plaque trop élevée, donc dangereuse (risque d’amorçage inter-électrodes, durée de vie des tubes écourtée). Ajoutons que le bon appairage de tubes de puissance utilisés en mode push-pull se reconnait au fait que, sur un signal carré d’une cinquantaine de hertz sous une puissance de sortie modérée, le transformateur de sortie n’émet quasiment aucune vibration parasite. C’est le signe que les courants dans les deux branches de l’étage de sortie push-pull sont bien équilibrés.

Attention aux copies de tubes d’époque

Au fil des ans, les demandes en matière de tubes d’époque n’ont cessé de se faire ressentir. Leur fabrication arrêtée depuis les années 60, 70 ou 80 en a fait des modèles obsolètes. Cette situation a incité un certain nombre de marques, de sociétés impliquées dans le marché du tube à fabriquer des copies. Attention, car des meilleures copies ressemblent à s’y méprendre aux modèles d’origine. C’est, là encore, une affaire de spécialiste. N’oublions pas de mentionner que cela n’a rien de nouveau. Nous savons tous que des fabricants de tubes ont pallié aux problèmes de pénurie de certaines références de tubes en faisant appel à d’autres fournisseurs, ce tant aux Etats-Unis qu’en Europe. Un cas typique est celui de la firme Siemens qui, en raison de sa notoriété, s’est vue contrainte de commercialiser à la fin des années 70 des tubes ECC81, ECC82, ECC83 (et bien d’autres encore) d’une provenance autre que la leur, tout en conservant le logo et un emballage estampillés Siemens.

Parmi les exemples plus récents figure la version EL34, une pentode très convoitée lorsqu’il s’agit du meilleur cru de la marque anglaise Mullard. Les versions Mullard d’origine sont reconnaissables à leur boîte bleue avec logo Mullard imprimé en rose (et non pas en rouge), à leurs tubes assortis d’une embase de couleur brune, d’autres détails concernant l’embase ou encore la présence d’un double getter (coupelle interne servant à recueillir des métaux à base de titane servant à parfaire le vide au moment du « flashage » du tube lors de sa fabrication. Les vrais tubes Mullard EL34 d’époque se reconnaissent surtout en raison d’un prix unitaire qui peut atteindre plusieurs centaines d’euros en version « NOS » (tube neuf d’époque). Précisons malgré tout que la copie d’un tube portant le logo d’une marque mythique ne rime pas forcément avec un produit de mauvaise qualité. C’est juste une réplique de la version d’origine, le reste résultant du vécu.

Les tubes actuels

À partir de la fin des années 70, la disparition progressive des tubes audio s’est fait clairement ressentir. Quelques années durant, cette pénurie fut partiellement comblée par différents grossistes répartis un peu partout dans le monde. Mais le regain d’actualité pour les montages audio à tubes multiplia les demandes, en incitant des fabricants de tubes russes à proposer des équivalents. L’avantage des prix attractifs eut souvent pour revers l’impossibilité de pouvoir faire réaliser des tubes identiques aux modèles européens ou américains ainsi que des versions obsolètes comme des triodes à chauffage direct. Ce caractère inflexible des fabricants russes fit réfléchir des sociétés chinoises qui mirent à profit cette lacune.

Il en découla la naissance d’un grand nombre de fabricants de tubes. Une partie d’entre-eux eut pour grand mérite de répondre très vite aux demandes du marché, de plus en plus exigeant sur les critères de fiabilité, de tenue des performances techniques et subjectives. Entre le début des années 80 et aujourd’hui, rappelons qu’une bonne cinquantaine de répliques de la célèbre triode à chauffage direct Western Electric WE300B furent commercialisées en Chine et ailleurs. Les énumérer une à une dans cet article demanderait beaucoup trop de place dans cet article. Contentons nous de citer au passage quelques marques et fabricants de tubes qui méritent l’attention :

– Electro-Harmonix. Cette firme est fondée en 1968 par Mike Mathews. Grâce à une mise de fond importante, cette firme a réussi à créer un catalogue de tubes très convoité dans le milieu des amateurs de tubes audio.

– JJ Electronic : Cette firme fondée en 1994 en Slovaquie a hérité d’un grand savoir-faire issu de la firme Tesla. Elle propose aujourd’hui un catalogue riche d’une quarantaine de modèles, tous avantagés par un excellent rapport performances/prix. Sur le site de cette firme on remarquera à la fois des prix très compétitifs ainsi que des modèles impossibles à trouver ailleurs. C’est le cas de la ECC 83S, une version à broches dorées, de la ECC99 (à la fois unique et précieuse lors d’une utilisation en étage driver, de versions noval à grille cadre ou bien encore de la plus classique 300B, montée sur une embase en céramique et proposée en vente directe à un prix unitaire inférieur à 100 €..

– KR Audio : Une marque célèbre. Un choix étendu de tubes triodes. D’autres marques figurent sur de nombreux sites de distributeurs.

Qualité des contacts électriques et fiabilité des appareils à tubes

On ne mentionne que rarement le fait que des problèmes de panne, de fiabilité constatés sur des appareils à tubes, ce quel que soit leur prix, sont souvent engendrés par des contacts imparfaits entre les supports de châssis et les broches des tubes. Les broches des tubes doivent logiquement respecter un standard international relatif à leur diamètre, à leur positionnement angulaire, aux tolérances des cotes.

Le diamètre de chacune des broches d’un tube du genre ECC83/12AX7 doit être exactement de 1,016 mm, celui d’une broche de pentode EL34 de 2,36 mm et celui des broches d’une triode 300B de 3,2 et de 4 mm. L’oxydation de surface des métaux, les variations de température auxquelles sont portées les broches des tubes avant, pendant et après la mise en marche génèrent des problèmes de dilatation, d’oxydation, de résistivité des points de contact dont on doit être conscient.

Des tiges terminées par des gabarits ayant chacun un diamètre exact de 1,016 mm, 2,36 mm 3,2 mm et 4 mm mettent en évidence ces problèmes de contacts électriques. Sur un amplificateur push-pull à tubes classique, il ne faut pas perdre de vue que le nombre de contacts entre les broches et les supports de tubes est de l’ordre d’une centaine. Les gabarits cités, insérés délicatement dans chacun de ces supports de tubes permettent de se rendre facilement compte que, parmi une centaine de contacts, plusieurs d’entre-eux sont loin d’être parfaits : serrage mécanique insuffisant, contacts électriques trop résistifs ou instables. Lorsque les tubes sont retirés, l’examen à la loupe des broches des supports de tubes sur le châssis permet de visualiser les plus gros défauts. On peut repérer facilement des broches dont la partie supérieure trop écartée n’est plus apte à assurer un contact électrique fiable.

Il est regrettable de mentionner à ce sujet que les gabarits cités (quatre modèles pourraient suffire) n’existent pas sur le marché, du moins à notre connaissance. Il est par contre facile de les réaliser soi-même en faisant usage de broches de tubes défectueux soudées au bout d’une tige de plus petit diamètre. La qualité des contacts électriques à ce niveau est d’une importance vitale. Suite à ces contacts imparfaits, un tube peut se trouver « dépolarisé » suite à la mise en l’air accidentelle d’une de ses broches. De mauvais contacts électriques étalés sur une ou deux secondes suffisent pour générer une cascade de problèmes. On comprend mieux pourquoi des spécialistes ont mis sur le marché des supports de tubes de haute qualité.

Cet article a été publié initialement dans le magazine Vumètre n°1.

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