Voici un petit outil convivial permettant à tout un chacun de voir d’emblée tous les paramètres d’un projet d’étage d’amplification à triode en cathode commune.

C’est un fichier Excel à remplir. Il est prérempli avec les valeurs de l’étage 2 du G5V3 qui font apparaître une fréquence de coupure de 147 Hz avec une charge sur l’anode de 1 M :

Cliquer ici pour  télécharger la version 5 :

MODE D’EMPLOI :

Il suffit d’entrer les paramètres suivants pour les calculs de gain , de fréquence de coupure à – 3dB et d’impédance de sortie :

  1. mu   (cf datasheet de la triode)
  2. rak : la résistance interne de la triode (cf datasheet )
  3. RA  : la résistance de charge de l’anode
  4. ZL : la charge de l’étage
  5. Rk  : la résistance de cathode
  6. Ck : la capacité de bypass de cathode

(La transconductance gm est donnée à titre d’information : elle est calculée comme suit : gm = µ / rak )

En faisant varier la capacité Ck on peut passer d’une cathode entièrement découplée à partiellement découplée : on voit que Ck joue essentiellement sur la fréquence de coupure à -3 dB et sur l’impédance de sortie pour les basses.

L’écart entre les deux paliers de gain ( le “gap”) est essentiellement lié à Rk : cet écart croît avec Rk

Pour le calcul de l’impédance d’entrée il suffit d’entrer :

  1. Cg_a : la capacité entre grille et anode (cf datasheet de la triode)
  2. Cg_k : la capacité entre grille et cathode (souvent insignifiante)
  3. Rgs : la résistance de grille ( grid-stopper = bouchon de grille!)
  4. Rgl : la résistance de polarisation de grille ( grid-leak = fuite de grille – le très faible courant est transféré au 0 volt)

Les valeurs prérentrées ici sont des valeurs standard par exemple pour un étage d’entrée à base de 12AX7/ECC83.

Sous le pseudo-graphe à droite figurent 3 liens permettant de voir les graphes suivants en fonction de la fréquence :

  1. le graphe de gain
  2. le graphe d’impédance d’entrée
  3. le graphe d’impédance de sortie

Vérification :

Sur l’extrait suivant du Radiotron Designer’s Handbook (p.484) on voit apparaître les réponses en fréquence pour un étage monté en cathode commune :

Sur ce diagramme on voit à -3 dB les différentes fréquences de coupure obtenues pour différentes valeurs de Ck qui vont de 10 µF à gauche à 2.5 nF à droite . Vous pouvez utiliser ici l’outil Excel avec les valeurs d’entrée ci-dessus, à savoir :

mu = 20
Rp = rak = 10000 ohms
RL = RA = 100k
Rg2 = Zl = 500k
Rk = 2700 ohms

On retrouve alors le “gap” de 4,1 dB figurant sur le diagramme.

Dans le simulateur Excel il ne reste plus qu’à entrer les différentes valeurs de Ck pour constater que les valeurs de fréquence de coupure obtenues à -3 dB correspondent exactement aux courbes correspondantes sur le diagramme du RDH, ce qui valide les formules utilisées dans ce petit outil.

VERSION 5

CAS A :  pour calculer le gain sans capacité de découplage de la cathode il suffit d’entrer une valeur nulle pour Ck.

CAS B : A été ajouté le cas où la résistance de cathode est divisée en deux et la capacité de découplage est en parallèle avec une seule d’entre elles : elle est donc partiellement découplée.

A l’ouverture du fichier il suffit de sélectionner le cas qui vous intéresse A ou B

Le cas B se présente ainsi :

 

Le cas B traite également le cas où il n’y a aucune capacité sur la cathode : il suffit d’entrer une résistance nulle en parallèle d’une valeur quelconque pour la capa (mais il est plus pratique d’utiliser le cas A avec Ck = 0).

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