Bonjour,

Pour ne pas polluer un autre sujet, j'ai décidé d'en ouvrir un dédié à ce mode de couplage.

Je propose, dans ce premier post, une formule donnant l'impédance de sortie d'un tube de puissance chargé à l'anode et à la cathode suivant un ratio k.
Lorsque k=1, la cathode n'est pas chargée, tout est à l'anode. Lorsque k=0, c'est un suiveur.

La formule à laquelle j'aboutis par calcul est la suivante : Zout = 1 / ( gm*(1-k) + 1/Rint )
où gm est la pente du tube et Rint, sa résistance interne.

L'impédance de sortie baisse à mesure que l'image du signal d'anode est réinjecté dans le circuit de cathode


Voici la démonstration :

Tout d'abord, le courant qui parcourt l'enroulement d'anode et de cathode est le même. Seule la tension à leurs bornes respectives diffèrent.
On appelle Vs la tension reflétée du secondaire au primaire du transfo de sortie : on aura donc aux bornes de l'enroulement d'anode k*Vs tandis qu'aux bornes de l'enroulement de cathode (1-k)*Vs.

La mesure de l'impédance de sortie peut se faire en mettant à la masse l'électrode d'entrée et en imposant une tension à la sortie. On mesure le courant et le rapport donne l'impédance de sortie du dispositif.
On peut alors considérer les enroulements d'anode et de cathode comme des générateurs (on pourrait ensuite compliquer en intégrant les résistance internes de chaque enroulement). On aura alors une source de tension k*Vs parcourue par un courant Is pour l'anode et une source de tension (1-k)*Vs parcourue par un courant Is à la cathode.
Le point délicat consiste à orienter les sources de tension correctement : convention "générateur" et respecter le sens du courant par rapport à la "source de courant" du tube.
Le tube est remplacé par son schéma équivalent petit signal : une source de courant d'une certaine résistance interne pilotée par une tension. L'éventuelle réaction d'écran est ignorée.

Voici un schéma qui résume :

http://www.hebergementimages.com/image-a685b26e6780f77774459e8cdb945a64_impedance-CFB-1.gif.html

Le courant Is est la somme des courants circulant dans la source de courant, gm*Vgk et dans sa résistance interne (Va-Vk) / Rint = (k*Vs + (1-k)*Vs) / Rint = Vs / Rint. On remarque aussi que Vgk = (1-k)*Vs.

D'où Is = gm*(1-k)*Vs + Vs / Rint, et finalement :

Zout = Vs / Is = 1 / ( gm*(1-k) + 1/Rint )

On remarque que lorsque k = 1, on retrouve Zout = Rint (charge d'anode totale) et lorsque k = 0, Zout = 1/gm // Rint # 1/gm si Rint très grande.


Maintenant, on peut s'intéresser à l'évolution de Zout en fonction de k...

J'ai choisi gm = 5.7mS et Rint = 38kOhms, ça correspond aux data d'une 807. C'est là que le simulateur est magique...
Je me suis amusé à faire varier k entre 0 et 1 et j'observe l'impédance de sortie.
Voici le résultat :

http://www.hebergementimages.com/image-8b6d687bd49e21e9e48e42c234714c83_impedance-CFB-2.gif.html

On s'aperçoit que l'impédance est divisée par plus de 10 avec seulement 10% de cathode feedback !!


Alors pourquoi aller chercher des 50% voir 100%?? Si ce n'est pour augmenter démesurément le drive?!
Intérêt réel du cathode follower de puissance?? Et la linéarité là dedans?


JB

Wouhaou !

Ton calcul donne 1600 ohms pour une 807 là où je mesure 1500 avec une 6L6 . . . qui n'est rien d'autre qu'un 807 en version octal

Ne reste plus qu'à faire l'inventaire des tiroirs pour trier les tubes les mieux adaptés, càd ceux qui ont un gm élevé.
Ca élimine pratiquement toutes les grosses triodes mais les pentodes de balayage horizontal TV sont dans le peloton de tête

Yves.

Merci Bimole
magnifique

cette étude pour le SE

C'est pareil pour le PP svp

Comme quoi les anciens avaient de la ressource

Peut tu détaillé éventuellement tes procédure de simulation SVP

Comment réalise tu ce graph très parlant

A plus

Bonsoir,



Je dirais que oui en multipliant par 2 Zout (je m'avance sans y avoir réellement réfléchi mais quelque chose me dit qu'on doit pas être loin de la vérité) .




J'ai utilisé Advanced Design System d'Agilent. C'est un simulateur très orienté hyperfréquences que j'utilise à haute dose (je suis thésard en électronique RF de puissance), et dont la licence doit avoisiner les 1M€ . Point de piraterie là dedans, je travaille sur les machines de l'école!
Pour ce genre de simulations, il est bien plus convivial que PSpice et consorts mais il ne faut pas espérer y trouver des modèles de tubes ! En revanche, des diodes Schottky, des P-HEMT GaAs et autres HBT SiGe, tant que tu veux!!!!
Les résultats de simulations s'affichent dans une page créée sur mesure avec les graphiques truc=f(machin), tableaux numériques et équations diverses...

Mais du moment qu'on peut créer un schéma équivalent petit signal du tube à base de source commandées, je pense qu'on peut obtenir ces graphes avec à peu près n'importe quel simulateur.

Voilà!
JB

Va savoir !
Comme ça, au réveil:
- Les Rp des tubes se retrouvent en série,
- k représente le ratio PàP / KàK
- Et gm double t'il ?

@+

Yves.

Bonjour Yves

Justement si Bimole pouvait tenter l'approche avec son logiciel

Cela nous fixeraient , (surtout moi pour mes prochains transfos )

Bonne journée

Ca ne dira pas si il faut ou non doubler gm !
Par contre LTSPICE le pourrait
Il suffit de mesurer Vout (ou Iout) avec diverses charges pour trouver Zout . . . comme dans la vraie vie

Hé hé ! J'ai déja commencé . . . pour des PL300 . . . gm = 17 !

Yves.

Bonjour,



Intuitivement, je dirais que ça se passe comme pour un PP classique chargé soit tout aux anodes ou tout aux cathodes. Pour un k médian, ça doit être kif-kif.




Bonne question! En classe A les Rp sont en série mais lorsqu'un tube cesse de conduire, l'impédance réfléchie est divisée par 2 et la charge ne voit plus qu'un seul Rp. Pour gm...

JB

Salut Bimole et merci. Je n'ai plus rien a faire. J'avais la flemme de m'y coller. Les conclusions de Yves sur le choix des tubes sont = aux miennes et je crois qu'on va ressortir la EL509 (6S45P) des tiroirs.
En PP par contre, je dirais que en classe A, c'est Zout* / 2 parce que tu as deux tubes en // au point de vue dynamique, par contre, en classe B, çà devient Zout x 2 parce que chaque tube voit Zout* / 2 et comme ils conduisent chacun leur tour....plus de mise en //. Et entre les deux, ça varie (avec la variation de gm...) et ce n'est pas neutre non plus !
Mais j'attends vos avis sur ce point, ô combien important.
Et aussi sur le choix d'un k qui, en imposant un swing nul à l'écran permettrait de fonctionner dans une région bien ultra linéaire.
C'est ce que je voudrai faire avec l'EL509.

*Le Zout calculé avec ta courbe pour un tube, avec comme charge totale du tube, la moitié de Ztransfo, ce qui est le cas en classe A. En classe B, il faudra prendre Ztransfo/4

Encore moi : J'espère que ton simulateur de course prend en charge les variations de gm, et autres, genre Rho.....en fonction de Ia et Vp...
Car c'est amha là que çà se joue, surtout lorsque qu'un des tubes approche du cut-off.

Pour compléter, j'avais fait un transfo d'essai mais je n'ai pas réussi a faire marcher le PP (avec des E34L) pour cause d'accrochage, 120 kHz, pas résolu.

C'est sûr !
Le gm "typique" est valable pour un seul point de fonctionnement, il augmente considérablement (2 à 3 fois) avec le courant càd dans la zone où chaque tube est seul !

Tu veux sans doûtes dire infra linéaire
A moins d'asservir la tension d'écran à celle de sa cathode, tu n'y coupes pas !
Mais, comme il faut réguler les écrans, il doit être possible de référencer chaque régul sur sa cathode respective . . .

Dans l'état actuel des choses, je ne vois pas l'intérêt d'aller au delà de 10%.

Mais il est presque 13 heures, je vais de ce pas y réfléchir

Yves.

Si tu dessines le schéma équivalent du PP, tu te rendras compte que les tubes sont en série avec la charge : celle-ci est "encadrée" par les 2 tubes.



Le simulateur n'est qu'une calculette améliorée! Si on ne lui donne pas correctement à manger, les résultats ne valent pas grand chose
Il est certain qu'en réalité, même en classe A, gm et Rint changent avec l'excursion tension/courant. Je pense que la formule sur laquelle j'arrive, est valable pour tout gm et Rint, il suffirait de connaitre gm=f(Vds,Ids) et Rint=f(Vds,Ids) et l'intégrer dans le calcul de Zout. Cette fois ci, ça relève de la modélisation, et je n'ai pas de quoi modéliser un tube!
Ma petite application numérique pour Zout=f(k) est, en toute rigueur, fausse car elle ne tient pas compte de ces variations de Gm et Rint, mais je pense qu'elle permet de se faire une idée et de savoir pourquoi il est plus pertinent, au niveau de la conception et de la mise en œuvre, de choisir une répartition 90-10 plutôt que 60-40, une fois mis en lumière que k et gm participent à la baisse de Zout.

La linéarité de Zout demeure une question ouverte! Mais quoiqu'il en soit, si on parvient à baisser suffisamment Zout par rapport à la charge, on doit pouvoir limiter les effets fâcheux que sa variation peut entrainer.

Pour compléter, il faudrait une formule pour le gain! Cette info permettrait peut être de voir comment les non linéarité de gm et Rint peuvent être masqués par du cathode feedback, même si on peut l'intuiter a priori.


JB

EDIT : Idée saugrenue "d'après manger"...
Quid d'un étage final piloté par G2 (G1 à la masse) où on s'arrange pour trouver un k tel que l'amplitude sur la cathode soit la même que l'amplitude de drive de G2 ??? En somme Vg2k=cste et c'est finalement Vg1k qui pilote. Ou comment piloter un tube de manière conventionnelle "sans les mains" !!!

T'as pas du bien manger.
Cela dit il y a plein de combinaisons marrantes (Voir le Van Den Veen.)

Mais je reviens au %. 10, parait un bon minimum - qui a fait ses preuves -.
Je crois que Mc Intosh faisait 50 % et pas par hasard :
1 - Pour des considérations (plutot bien vues) sur le Transfo (Voir le brevet)
2 - Pour faire fonctionner les tubes en UL.
(Je ne connais pas l'infra linéaire, mais c'est à creuser)

Voilà mon point de vue.

Stabiliser la tension d'écran : Facile puisqu'elle ne swingue plus....
Et la cathode, ma foi, on peut bien réguler sa tension de repos, mais on ne coupera pas à encaisser la resistance du transfo.

Yves, tu vas bien nous trouver un schéma, ou on pourra gérer la tension d'écran au mieux et même, pourquoi pas, s'en servir pour stabiliser le courant de repos.

J'ai une modélisation qui consiste à rentrer les courbes des tubes (tirées du réseau de Kellog de la data sheet) puis à faire swinguer les montages classiques et déterminer point a point l'équilibre obtenu.
Cela marche mais il y des bogues et j'ai des soucis avec les pentodes (ou plus génralement, quand la dérivée seconde de la courbe Ia = f(Va, Vg) par rapport à Va devient négative....), cause dicotomies mal programmées.
J'ai modélisé la charge répartie avec un coef K et je vais faire des essais, mais seulement avec les triodes que j'ai en magasin (rentrer une nouvelle courbe, c'est une journée de boulot !) (6528, EL41 en triode - ressemble à l'EL84 au niveau des Gm, Rho..., EL34 en triode)
Je vous donne le résultat.
Calcul avec la résistance interne du primaire du transfo comprise (en option).
A plus,

Vrai pentode ou faux UL?!
A regarder le schéma du MC275 (et aussi MC30), on s'aperçoit que G2 du tube A et anode du tube B sont reliés (et vice versa). Comme c'est du 50-50, l'amplitude de Va est la même que celle de Vk donc Vg2k est constant.
A noter aussi les bootstrap dans tous les sens