[Electronique] : Déphaseur cathodyne

21 février 2022 rdorigny 0 commentaires

Le déphaseur électrique est un montage qui fournit un écart de phase entre des grandeurs alternatives de même fréquence. Dans cet article, je vais m'intéresser uniquement au déphaseur qui produit des signaux en antiphase, ou en opposition de phase. Ce sont les mêmes signaux mais opposés en valeur.

On trouve ce type de déphaseur dans les circuits audio, souvent à tubes, pour modèle dit à "haute fidélité" sous le nom de déphaseur Cathodyne (aussi appelé Concertina).





1) Modèle à transistor


Etude théorique :
Alors pourquoi les signaux sont ils en opposition de phase?
On observe que Ve=VBE+Vs2 donc que Vs2=Ve-VBE
Si on ne s'intéresse qu'au régime alternatif (la composante continue est coupée par les condensateurs), on a les signaux Ve et VS2 qui sont identiques.

Par ailleurs, si on reprend le schéma équivalent du transistor bipolaire en régime transitoire et que l'on applique à notre schéma, nous obtenons :

On a :
Vs1=-R3H21Ib
Vs2=R4(H21+1)Ib

soit Vs1/Vs2=-R3H21/R4(H21+1)
Pour les anciens comme moi qui préfère utiliser le β, H21=β et pour un BC547 H11≈1kΩ et β≈350
Comme R3=R4 Vs1/Vs2=-1

Donc pour finir Vs1=-Vs2 sur ce schéma en régime transitoire. CQFD. Les deux signaux sont en antiphase ce qui est bien le principe de ce déphaseur un peu particulier.

En pratique :
La réalisation sur breadboard ne pose aucun problème, ne pas oublier les condensateurs.


Les signaux Vs1 et Vs2 sont effectivement en opposition de phase à l'observation de l'oscilloscope.


2) Le déphaseur cathodyne à tube

Le déphaseur cathodyne déphaseur est aussi appelé Concertina (ou Split Load) dans la documentation de l'époque. Il fonctionne avec une seule triode, le principe est que la charge est répartie équitablement entre deux résistances identiques sur l'anode et la cathode.


Etude théorique :
Alors pourquoi les signaux sont ils en opposition de phase? Comme vu dans l'exemple précédent, on s'intéresse à la représentation du régime alternatif de circuit.


Ce qui donne Vs1=-RaIa=ρIa-µVg+Vs2
Vs2=RkIk

Donc Vs1/Vs2=-RaIa/RkIk or Ia=Ik pour une triode en régime normal (sans courant grille)
Et comme Rk=Ra alors Vs1/Vs2=-1 soit Vs2=-Vs1

Conclusion, les deux signaux de sorties sont bien en opposition de phase.

En pratique :
J'ai réalisé le montage en l'air.

La tension Vcc doit être de l'ordre de 320 volts.


Les deux signaux de sorties sont effectivement en opposition de phase. L'exemple précédent est donné pour un signal d'entrée de 20VA crête-crête avec une tension continue de 100VCC.

Conclusion

Le déphaseur cathodyne était assez couramment employé dans les montages d'amplification audio à base de push-pull en classe AB. On le trouve dans le schéma de principe de l'amplificateur Williamson et dans certaines TSF de qualité.

Le principe du push-pull consiste à amplifier la différence des signaux, et le cathodyne est un étage d'inversion des signaux sorties. Cela présente plusieurs avantages comme une meilleure dynamique en sortie, une annulation des signaux parasites intermédiaires (puisque l'on soustrait les signaux parasités en sortie) et surtout une annulation théorique de la distorsion de sorties comme l'harmonique 2 des triodes. L'inconvénient est qu'il est nécessaire de disposer de deux tubes les plus proches possible dans leurs caractéristiques si on veut limiter la distorsion d'écart lors de l'amplification.

A noter que les amplificateurs à base de transistors en push-pull fonctionnement avec le même principe, d'où l'intérêt d'utiliser un traceur de courbe pour vérifier que les caractéristiques des transistors sont identiques.







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