Chapitre 3 :   La triode  (suite)


Montages en cathode commune ( amplificateur) :


Amplificateur triode en cathode commune partiellement découplée


Calcul de l'impédance d'entrée

(Schéma équivalent pour l’alternatif)


Fig. 1
Le montage se présente comme le montage à cathode découplée mais avec l'impédance Zk représentant le réseau RK - CK à la cathode.

Ici encore le courant Ig étant considéré comme quasi nul, seul l'effet des capacités de la triode représentées ci-dessous va influer sur le signal d'entrée.

Sur la figure ci-dessous:

    Cga est la capacité entre grille et anode.
    Cgk est la capacité entre grille et cathode.


Fig. 2

Naturellement pour raisonner il est nécessaire de retourner au schéma équivalent pour l'alternatif :


Fig. 3

Le théorème de Miller appliqué ici donne de même la capacité Cga multipliée par ( |A|+1) en entrée du montage avec A = gain du montage en valeur absolue.

Bien que la cathode ne soit que partiellement découplée Cgk est encore de l'ordre du millionième de Ck, capacité de découplage, aussi peut on considérer que Cgk est à la masse à travers Ck.

Fig. 4

Avec :
  • rak = résistance interne de la triode  ( cf Datasheet)
  • rg = résistance de grille considérée comme très grande
  • R0 = résistance de protection de la grille ( grid-stopper)
  • RG = résistance extérieure en entrée de l'étage destinée à polariser la grille (voir plus loin) dite résistance de fuite de grille ou grid-leak resistor.

Le passe-bas en entrée est constitué de R0 et de la capacité équivalente à  (|A|+1) x Cga + Cgk comme dans le cas du montage parfaitement découplé. Nous savons que dans l'expression de A, gain du montage, intervient l'impédance Zk :

La question devient : dans quelle mesure l'impédance Zk intervient-elle dans la valeur de la capacité (|A|+1) x Cga + Cgk vue à l'entrée de l'étage ?  La réponse est simple, aux fréquences concernées, c'est-à-dire au-dessus de 10 kHz, la cellule Rk-Ck n'intervient pratiquement plus comme le montre le graphe suivant donnant le gain en fonction de la fréquence avec deux valeurs de Ck, capacité de découplage :

En rouge :  Ck = 22 µF  la cathode est parfaitement découplée

En bleu :   Ck = 470 nF  la cathode est partiellement découplée.
 

Fig. 5


En effet la cellule RC de la cathode ne concerne que les fréquences basses (ici on monte relativement haut car on a choisi 470 nF qui est une valeur limite, un cas d'école pour ainsi dire). Sinon la fréquence de coupure à -3 dB se situe souvent en dessous de 200 Hz et le gain à 10 kHz est le même , que l'on soit parfaitement ou partiellement découplé. En ce qui concerne l'impédance d'entrée la conclusion est donc la même que dans le cas de la cathode parfaitement découplée.




Note :
D'un point de vue uniquement théorique et sans aucun intérêt pratique ici, on peut se poser la question de l'influence de l'impédance Zk sur l'impédance rg de grille du montage. On a considéré à raison le courant ig traversant rg comme négligeable. Si l'on en tenait compte dans les calculs en reprenant la Fig.1 on obtiendrait Ze = f( ig,rg,Zk) =
 

avec  Zk =






(la démonstration est disponible uniquement sur demande expresse !)

Cette impédance est bien plus élevée que celle calculée précédemment en faisant intervenir en parallèle RG et R0 + ZCa. On voit sur la formule que rg est multipliée par un facteur dont la valeur minimum est 1 lorsque Zk vaut 0, c'est-à-dire lorsque la cathode est parfaitement découplée !

Pour différentes valeurs de capacités de découplage voici le facteur multiplicatif de rg en dB pour une valeur de Rk de 1500 ohms :



L'échelle est en dB . Lorsque l'on s'approche du continu Zk tend vers Rk = 1500 ohms et rg est alors multipliée par 1,9 environ ( 5,6 dB). Lorsque l'on monte en fréquence , on tend vers 0 dB soit 1.

Rappelons que cette donnée n'a aucune valeur pratique, la valeur de rg n'étant pas même documentée dans les datasheets. Seules les capacités interelectrodes sont importantes.