Cathodyne à gain augmenté par bootstrap

Le montage cathodyne n'amplifie pas, il faut un étage précédent pour amplifier le signal à un niveau suffisant pour commander les tubes de puissance. Si on utilise de la contre-réaction, le montage ne suffit parfois pas pour obtenir une amplitude suffisante, qui est de 10V (effectifs) pour une paire de EL84 et de 25V pour une paire de EL34.

L'étage précédent produit seul l'amplification. Chaque tube produit une amplification déterminée, qui est limitée par le le facteur µ du tube (facteur d'amplification en tension). De plus, l'amplification est réduite par la résistance d'anode.

Le montage bootstrap (indiqué en vert) va rendre la résistance d'anode pratiquement infinie, ce qui permet d'augmenter l'amplification du tube jusqu'à sa valeur limite de µ. On prélève le signal (en phase) sur la cathode du déphaseur. Le tube se comporte comme s'il était chargé par une résistance de valeur infinie (source de courant). L'impédance d'entrée de l'étage déphaseur est pratiquement infinie.

Pour compenser l'effet de la résistance, il faut ajouter un petit circuit compensateur (en rouge) qui va égaliser les impédances que voit le tube. Après calculs et essais, la résistance a reçu une valeur de 120kΩ qui permet d'égaliser l'amplitude du signal alternatif sur les deux sorties.

Ce circuit amélioré permet de commander directement une paire de EL84 même avec une contre-réaction de 10dB. Pour commander une paire de EL34 on peut transformer le déphaseur en montage williamson en ajoutant une double triode.

Ce schéma n'utilise pas de diode anti flash sur la seconde triode. La diode protège la seconde triode d'une tension trop importante entre la grille (à un potentiel positif via la résistance de 100kΩ) et la cathode (à la masse via une résistance de 47kΩ). Cette diode doit être ajoutée pour protéger la triode.

Cathodyne avec bootstrap et pentode

Une pentode a un facteur d'amplification plus élevé qu'une triode (on utilise ici un EF36 qui a plus tard été remplacé par un EF37 et EF37A qui a de meilleures caractéristiques). C'est une pentode à gain élevé et impédance de sortie élevée.

La première pentode a un bootstrap via C2, ce qui porte le facteur d'amplification en tension très près de la limite théorique (µ).

La seconde pentode est branchée en triode, mais on aurait également pu utiliser un tube combiné comme le ECF82 dont la pentode a également un gain élevé. La résistance de cathode a la valeur double de la résistance anodique. C'est normal car la seconde partie de la résistance cathodique est formée par la résistance R2. Ce système permet d'avoir deux sorties qui ont une amplitude identique.

Les deux circuits montrent deux possibilités pour avoir un signal d'amplitude identique sur les deux sorties.

Turbo-cathodyne dans un montage SRPP/SEPP (series regulated push pull ou single ended push pull)

Le montage cathodyne peut également être utilisé comme étage déphaseur dans un montage SRPP d'origine. Les résistances anodique et cathodiques sont identiques, mais lest tensions alternatives ne le sont plus (c'est le but recherché).

Nous expliquons comment le concertina surboosté fonctionne, à partir des signaux audio positifs (magenta) et négatifs (cyan).

• 1 Signal à l'entrée avec une amplitude de 2.49V

• A La triode amplifie le signal jusqu'à une amplitude de 20.5V (le faible gain est causé par la contre réaction).

• B Nous avons sur la cathode du concertina le signal avec la même phase, mais d'amplitude réduite à 18V. Un circuit à cathode suiveuse produit toujours une légère réduction de l'amplitude du signal.

• 2 La tétrode inférieure amplifie le signal jusqu'à 87.3V. Un faible facteur d'amplification de 4.85× est normal.

• 3 Le signal alternatif arrive sur la grille écran de la tétrode supérieure et aussi sur le coté positif de la résistance anodique du cathodyne.

• 4 Le concertina inverse la phase du signal entrant. L'amplitude des deux signaux devrait être identique (les deux résistance du concertina (trait noir) ont la même valeur), mais le plus de la résistance supérieure est connecté à une tension variable qui va booster le signal.

• 5 Le signal va vers la tétrode supérieure qui fonctionne comme cathode suiveuse.

Contrairement au concertina/cathodyne standard les deux résistances ne doivent pas avoir la même valeur (mais les concepteurs utilisent généralement la même valeur). La résistance anodique peut avoir une valeur plus élevée, qui correspond à l'amplification de la tétrode inférieure. Dans notre schéma, si la résistance cathodique a une valeur de 50kΩ, la résistance anodique devrait avoir 242.5kΩ. Il me semble que seul Philips a utilisé cette possibilité dans son montage SEPP original Philips. Le montage était tellement boosté qu'il était devenu instable et n'a jamais été utilisé dans des montages commerciaux.

Philips et l'amplificateur SEPP

Philips a utilisé le montage SRPP pour pouvoir se passer de transformateur de sortie (et le fait qu'il y avait moins de distorsions était un avantage secondaire, mais l'argument a été utilisé dans de nombreuses publicités de l'époque).

La puissance qui peut être atteinte avec un SRPP simple est de 3W, ce qui était suffisant pour les radios et téléviseurs de l'époque. Avec la triode supplémentaire on arrive à 7W avec le même taux de distorsion.

Le cathodyne/concertina/split load/accordéon peut également être réalisé avec des transistors haute tension, et cela fonctionne même très bien. Voici mon montage cathodyne à transistors (normalement destiné à un ampli push pull classique).

Si vous voulez un montage compact sans faire appel à des transistors, vous pouvez utiliser un tube ECF80 of PCF80 qui combine à la fois une triode et une pentode (ampli push pull classique ou single ended push pull).