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Il Perfectionnements aux système amplificateurs pour courants électriques faibles ".
La présente invention se rapporte à un système ampli- ficateur pour des courants électriques faibles et plus spécialement à un système atilisant à cet effet des val- v@s thermioniques ou tabes à vide "audion".Dans l'ampli- fication de ces courants, telle que réalisée jusqu'ici, on a essayé de rendre l'amplification aussi exempte de défor- mation que possible, plus spécialement en empêchant tout passage appréciable de courant dans le circuit de grille, en assurant ainsi un besoin minimum d'énergie de la part du signal appliqué ou autrea source d'excitation à ampli- fier.
Cette, amplification sensiblement exempte de déforma- tion a étéobtenue en appliquant sur la grille d'une valve ou tube amplificateur un potentiel qai est de façon perma-
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nente pins négatif que celai de sa cathode, ou en char- geant négativement cette grille. La valeur de cette charge oa potentiel négatif dépend de la caractéristique potentiel de grille -coarant de plaque du tube thermionique particu- lieremployé, étant bien entends. qae la valeur da courant de grille sera négligeable jasqa'à ce que le voltage du signal atteigne une valeur suffisante pour que le poten- tiel de grille atteigne oa dépasse le potentiel da fila- ment.
En réalité, il passe an coarant de grille apprécia- ble pour an potentiel légèrement négatif, le courant pas- 'sant en ce moment introduisant une charge en dérivation sur la soarse da signal et produisant, dans le circuit d'amplification ordinaire bien connu, ana déformation de l'onde du signal d'entrée, déformation qui est ensuite agrandie de façon correspondante. Toutefois, si l'on fai- sait fonctionner le tabe thermionique sans cette tension de grille, les pulsations positives tout entières du si- gnal seraient soumises à cette charge en dérivation et les @ pulsations négatives ne seraient soumises pratique- ment à a@cane charge, la déformation étant par conséquent particulièrement importante.
On a jusqu'ici construit des tubes à vide de telle manière que leur courbe caractéristiques montre une partie utile aussi grande que possible jusqu'à la région négative de la ligne zéro du potentiel de grille,,dans le bat d'ob- tenir une amplification maximam sans déformation. En fait, certains tabès en service ne possèdent pas de partie atile dans la région positive. Toutefois ceci implique une perte du poavoir d'amplification da tube$ c'est-à-dire dans la variation du nombre de milliampères da courant de plaque pour une variation d'une unité dans le voltage de grille et par conséquent une perte moins rapide de la courbe.
S'il était possible de faire fonctionner des- tubes sans
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cette déformation, en utilisant des tubes dont la courbe caractéristique présente une pente beaucoup plas rapide, avec des parties atiles situées de manière sensiblement égale de part et d'autre de la ligne zéro da potentiel de grille, il faudrait appliquer an voltage de signal beau- coup plus faible pour obtenir la même amplification à la sortie da tube thermionique, ou bien un rapport d'ampli- . fioation beaucoup plus élevé poarrait être obtena.
La présente invention a poar bat d'obtenir un systè- me permettant d'atteindre cet accroissement da rapport d'amplification et de faire fonctionner an tube thermioni- que avec une amplifactition sensiblement exempte de défor- mation et sans qu'aucune charge on aucun potentiel soit appliqué de façon permanente sur la grille da tabe ther- mionique, oa bien, si ce potentiel est appliqué de façnn permanente sur celle-ci, il est positif. Ce résultat est obtena par un système ou mode d'éqailibrage qui consiste à engendrer des coarants de grille positifs en phase avec le voltage oscillant appliqaé aa circuit d'entrée da tabe, et à rendre ainsi négligeable leur effet sur la déforma- tion.
Ceci n'entraîne aucune dimination du rapport d'am- plificatio; bien que les circaits de grille consomment une énergie appréciable dans lear fonctionnement, ceci est plus que compensé par l'accroissement da pouvoir d'ampli- fication. En constraisant convenablement les circuits de façon à tenir compte de cette c onsommat ion d'énergie par les circatis de grille, on obtient une amplifaction d'ex- cellente qualité et avec des volames considérables.
L'invention concerne également an système dans lequel des pertes de grille peuvent être supprimées, grâce à an dispositif assarant la décharge de toat potentiel accamu- lé à travers des circuits employés dans le fonctionnement da système saivant l'invention..
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Dans la réalisation de ce système, on utilise an dispositif compensateur approprie, intercalé dans le cir- cuit de grille, par leqael les courants de grille résul- tant de l'application de potentiels positifs et négatifs sont sensiblement égaux quoique de sens opposés. Par exem- ple deux valves thermioniqaes oa tabe à vide peuvent être connectés entre eux aa circuit d'entrée de telle manière que le courant de grille positif passant dans cestubes est équilibré ou compensé, de sorte que la déformation est sensiblement supprimée et qu'on obtient an rapport élevé d'amplification.
Comme disposition pratiqae pour atteindre cette compensation, l'élément de contrôle ou. grille d'un tube est relié électriquement de façon directe à la ca- thode de l'autre tabe, tandis que la grille de ce dernier, est de même reliée électriquement de façon directe à la cathode da premier tube, et la grille et la cathode de ce dernier tabe sont toutes deux reliées électriquement de fa çon directe au circuit d'entrée, de sorte que les cir- cuits de grille combinés fonctionnent comme une résistance ohmique équivalente intercalée dans le circait d'entrée, en agissant également, et suivant les voltages appliqués, sur les parties positives et négatives du courant de si- gnal appliqaé au circuit d'entrée.
L'invention est décrite ci-après en détail, en réfé- rence aax dessins ci-joints, sur lesqaels:
La fig. 1 est une vue schématiqae montrant le systè- me amplificateur suivant l'invention dans son application à an microphone.
La fig. 2 représente un montage destiné à combiner les circuits de sortie des deux valves thermioniques du système représenté sar la fig. 1.
La fig. 3 représente schématiqaement une variante da système amplificateur saivant l'invention.
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La fige 4 est une vue schématique du. système amplifi- catear suivant l'invention, connecté par exemple à an tube détecteur ou à an étage d'amplification plus bas.
Les figs. 5 et 6 sont des vues semblables représen- tant différents modes de couplage.
Les fige. 7 et 8 sont des vues schématiques du sys- tème amplificateur, montrant une variante dans le disposi- tif de compensation.
La fige 9 représente le montage pour alimenter les filaments des tabe9, employés dans le système amplifica- tear suivant l'invention, à partir d'ane source de cou- rant alternatif.
La fig. 1 montre un circait d'entrée, avec uneinduc- tance appropriée 10 recevant an voltage de signal, de toate manière bien connue ou spéciale; de cette inductance, an conducteur 11 est connecté directement à la grille 12 d'un tube amplificateur 13, de préférence da type fortement ra- réfié ou à vide "poussé" et à constante d'amplification élevée; ce tube comprend également la plaqae ou. anode 14 et le filament oa cathode 15. Un autre conducteur 16 connecte directement cette cathode 15 à l'indactane 10; Le filament oa cathode 15 et la plaque oa anode 14 sont connectés de la lenière habituelleà la batterie de chauf- et fage 17 à la batterie de tension 18, respectivement, con- formément à la pratique courante.
Le montage décrit ci-des- sus se diffère, à aucun point de vae essentiel, da circuit d'amplification ordinaire, sauf qu'il n'y a pas de batte- rie en circuit pour charger négativement la grille 12, et qu'il n'est pas prévu non plus de perte de grille avec celle-ci. Le système décrit fonctionne le mieax lorsqu'il est précédé d'une source de signaax, de faible impédance, par exemple an microphone à charbon 19 qui alimente le circuit d'entrée, à travers l'indactance 10, de manière
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excellente à cause de sa propriété de fournir du courant même à an voltage assez élevé.
Toutefois, conformément à l'invention, on associe au tabe à vide 13 an tube à vide semblable 20, comprenant la grille 21, @@ l'anode 22 et la cathode 23; la grille 12 da premier tube est directement reliée à la cathode 23 da dernier tube 20 par un conducteur 24, tandis que la grille 21 da deuxième tube est à son tour reliée directement à la cathode 15 da premier tabe 13 par un conducteur 25. En oa.- tre, il est à remarqaer que la grille 21 et la cathode 23 sont insi également connectées au circuit d'entrée. Il faut également prévoir un dispositif, indépendant des bat- teries 17 et 18 de chauffage da filament et de tension de la plaque, poar la cathode 23 et l'anode 22 de ce second tabe , par exemple les batteries 26 et 27, respectivement.
Il est à remarquer que le montage d'amplificateur dé- crit précédemment comprend deux circuits de sortie dis- tincts et indépendants, provenant respectivement de chacun des tabes 13 et 20 (fig. 1), de sorte que des appareils die- tincts peuvent être actionnés par ceux-ci, par exemple deux haut-parleurs oa analogues (non représentés). Toute- fois, ces deux circuits peuvent être combinés électrique- ment en phase convenable, si on le désire, par exemple aa moyen de primaires, enroulés en sens opposés, 14' et 22' respectivement, associés avec un secondaire commun, comme représenté sur la figure 2.
Lorsqu@on désire appliquer une tension sur la grille 12 du tabe 13 , on peut facilement y arriver en interoa- lant en série, dans le conductear 11, une batterie 28, ou de toute antre manière appropriée (comme représenté sur la fig. 3), poar appliquer de façon permanente sur cette grille le potentiel désiré qui, comme on le comprendra, sera toujours plus positif que le potentiel de la cathode
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correspondante 15 de cetube. Cette utilisation d'ane ten- sion positive poar la grille est plus spécialement avanta- gease dans les premiers étages d'amplification, plutôt que dans les derniers étages.
Dans le cas où le circuit d'entrée comprend un conden-- satear 29 (fig. 3) en série avec le condactear 11, le coa- rant dé grille de chaque tube peat, dans des conditions statiqaes, être considéré comme retoarnant à son filament par le circuit grille-filament de l'autre tabe.Toatefois, les eoarants de grille oscillants engendrés peavent passer à travers le condensateur et le circuit appliqué. lorsque le circait amplificateur saivant l'invention doit être couplé à un tube à vide, comme le tube 30 (fig.
4), ce tube doit être d'une impédance assez faible et le couplage peut être effectué saivant l'une quelconque des manières habituelles . Par exemple, comme indiqué sur la fig. 4, une impédance 31 peat être montée en dérivation sur le circuit de plaque de ce tube 30 poar laisser passer le courant confina, tandis qu'un condensateur 32 est inter- calé en série dans le conducteur 33 partant da tabe, pour permettre aux voltages alternatifs appliqués surle circuit de grille du tube 30 d'être transmis au dispositif amplifi- catear comprenant les deax tabes 34 et 35, reliés entre eux de la manière précédemment décrite.
La fig. 5 montre an couplage à résistance, l'élément de résistance 36 étant monté en dérivation sur le circuit de plaqae du tabe 37, tamdis que la fig. 6 montre an cou- plage type à transformateur, le primaire da transformateur 38 étant monté en dérivation sur le circait de plaqae da tube 39 et étant déterminé de façon à faire équilibre à son impédance de plaqae, tandis que le secondaire da trans- formatear 38 est 'déterminé de façon à faire équilibre à l'impédance de grille da circuit de grille pour obtenir le
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maximum de rendement. L'équilibrage est déterminé pour la fréquence désirée, à savoir approximativement 800 périodes.
Il y a lieu de remarquer qu'il n'est pas prévu de pertes de grille dans les formes de réalisation précéden- tes, étant donné qu'elles ne sont pas nécessaires, car le cirait de grille d'un des tabespeat se décharge libre- ment à travers le circuit de grille de l'autre tubs de cette paire de tube amplificateurs.
Cet équilibrage ou compensation peat être obtenu éga- lement , comme représenté sur la fig. 7, en déconnectant complètement le circuit de plaque de l'un des tabes, par exemple da tube 40, ou en utilisant un tube "sans plaqu.e", et en intercalant un élément de résistance variable 41 dans le condacteur 42 partant de la grille de l'antre tu- be 43. Cette résistance doit être réglée de façon à don- ner la même courbe courant de grille-voltage de grille que le tabe amplificateur principal 43.
On peat également utiliser dans ce bat an tube à deux éléments ou son équi- valent, tel qu'un dispositif à cristal ou autre dispositif unilatéral (non représenté), dont la courbe voltage-cou- vaut peut être réglée de façon à être plus ou moins exec- tement égale à la courbe voltage-courant du tubs amplifi- cateur.
On peut prévoir an dispositif pourréduire le courant de grille, par exemple en montant en série les circuits de grille de deux tubes 4:6'et 47, ou. d'un plus grand nom- bre, combinés avec an tube 48 (fig. 8) et en compensant de la manière précédement indiquée, par exemple avec l'élé- ment de résistance variable 49 et le tubs " sans plaque " 48.
En outre, les filaments ou cathodes pauvsnt être ex- cités par une source de courant alternatif; par exemple, dans les tabes 50 et 51 (fig. 9), les cathodes peuvent
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être alimentées par une source 52 de courant alternatif à travers an transformateur appropriée 53 ; il n'est pas né- cessaire qae le conducteur de retour 54 d'une grille 55 revienne au centre électrique de l'aatre tube pour rédaire aa minimum le "bourdonnement", ce qai supprime la nécessi- té de prises centrales dans l'enroulement du transforma- teur. C eci résulte du retour au côté convenable des en- roulements (si l'ol -'tient compte de la relation de phase) d'une grille, qui reçoit une pulsation positive, pendant que l'autre grille la neatralise avec une palsation néga- tive.
En entre, les circuits de grille à fable impédance rendent ces circaits moins susceptibles de recuellir le "bourdonnement".
On comprendra que la résistance des circuits de gril- le décrits ci-dessus est beaucoup plus faible qae ce n'est le cas avec des circuits amplificateurs avec grille chargée négativement; il en résulte bien une légères perte, mais par un choix approprié des voltages de filament et de pla- que, cette perte peut être réduite au minimum.
Le fonctionnement général du système amplificatear su- vant l'invention est le suivant.-
En référence à la fige 1, il est évident que le cou- rant de grille de chaque tabe 13 et 20 retoarne à travers le circait d'entrée à son filament sans être chargé; dans le cas où ce circuit d'entrée renferme uncondensateur mon- té en série, comme indiqué sur la fig. 3, le courant de grille de chaque tube peat être considéré comme retournant à son filament par le trajet grille-filament de l'aatre tube avec lequel il est associé.
Lorsqu'un signal est ap- pliqaé dans le circait d'entrée représenté par les conduc- tours 11-16. la grille 12 étant positive par rapport aa conducteur 16, par exemple, un courant d'électrons passe dans lé tube 13 à partir de son filament oa cathode 15 à cette grille 12 à travers le conducteur 11 'du circuit d'en.
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trée et revient par le conducteur 16 à ce filament. A ce moment, la grille 21 du tabe 20 est négative par rapport à son filament 23, et il ne peut passer aucun courant de ce filament à la grille 21. Inversement, lorsque le con- dacteur 16 et la grille 21 reliée à celai-ci sont positifs par rapport à la grille 12 et au conducteur 11, relié à cette grille, da circuit d'entrée , il passe an courant à partir du filament 23 à la grille 21, mais aucun courant ne peat passer dans le tube 13 entre son filament 15 et sa grille 12, qui sont tous deux négatifs à ce moment.
Un voltage oscillant appliqué au circait d'entrée en- gendrera par conséquent, dans le circuit grilles-filaments des deux tubes, des courants oscillants, en phase avec le voltage oscillant appliqué. Ce circuit grilles-filaments des deux tubes agira alors comme une résistance ohmique or- dinaire dans le circuit d'entrée 11-16, en agissant égale- ment sur les parties positives et négatives du signal ap- pliqaé, étant donné que les tubes 13 et 20 sont construits de façon à s'équilibrer.
Comme la courbe du courant de grille en fonction du. voltage de grille, est dans le fonctionnement réel du cir- cuit, sensiblement une ligne droite dans les limites de travail, des accroissements égaux de voltage aaront poar résultats des accroissements sensiblement égaux du coarant de grille,de sorte que des voltages inverses auront pour résultat des courants inverses et en quantités égales pour des variations égalas de ceux-ci.
En outre, dans l'emploi d'an système amplificateur comportant an oa plusieurs étages d'amplification, on peut faire fonctionner les premiers étages d'an système da gen- re spécifié ci-dessas à an potentiel positif ou an poten- tiel zéro ; a été constaté qu'il est en général avanta- geux de faire fonctionner un oa plasieara des premiers éta-
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ges avec une tension de grille positive déterminée d'avan- ce.
Comme l'impédance variable de grille est le facteur qui produit habituellement une déformation dans les systèmes amplidficatieurs, on choisit, dans la présente construction, un point de la courbe voltage de grille-coarant de grille pour lequel cette impédance de grille, biè'n que faible, est constante. Cette courbe est sensiblement une ligne droite sur une partie positive définie; le point choisi dans la courbe soit être situé sensiblement à mi-distan- ce entre la position de voltage zéro et le point où cette courbe commence à s'écarter de son allure rectiligne.
Ceci permettra à un tube therminoique de supporter sans déforma- tion des variations assez grandes dans le voltage ; maislorsque le montage d'éqailibrageou de compensation doit être utilisé, comme dans le cas d'amplifications plus grandes, comme dans les derniers étages ou étages de pais-
Banco d'un système amplificateur, il faut faire fonction- ner la grille sensiblement à la position de voltage féro, les impédances de grille combinées des deux tabes employés étant égales seulement à celle d'un seul tube.
En ce qui concerne le fonctionnement du tube en un point de la courbe, à savoir pour une tension positive dé- terminée d'avance de la grille, on comprendra qu'une varia- tion positive et négative da signal au delà de cette partie de la courbe sera affectée sensiblement de la même manière, de sorte qu'il 0 n'en résultera pas d'effets de déformation sérieux. Avec le mode de fonctionnement à com- pensation, il se prodait un passage constant de courant dans le circait de grille dans des conditions statiques, ce courant augmentant et diminuant de valeur avec le si- gnal d'entrée; la tension positive de grille dans ce sys- tème donne liea à Une impédance de plaque plus faible de fonctionnement;
du tube, '
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lorsque le tube comports une tension de grille positi- ve, il en résulte une impédance plus faible de fonctionne- ment du tube , ce qui rend celui-ci déal/pour procéder an étage compensé d'amplification.
En outre, lorsqu'on emploie an transformateur de cou- plage entre des étages d'amplification, le passage de cou- rant confina. dans l'enroulement de transformateur connecté à la plaque tend à saturer le noyaa de transformateur, mais lorsqu'il est connecté avec un tube à grille chargée d'une tension positive, da genre précédemment décrit, le courant continu, passant à travers la grille peut être ap- pliqaé dans une direction telle qu'il combatte l'effet de ce courant de plaqae du tube d'un précédent étage d'ampli- fication et empêche ainsi la saturation et obvie à la né- cessité d'an noyau de transformateur de grandes dimensions.
REVENDICATIONS.
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1. Un système pour amplifier des courants électriques faibles, comprenant une valve thermionique dont l'anode et la cathode sont intercalées dans an circuit convenable- ment excité, et dont l'élément de contrôle et la cathode sont connectés à un circuit d'entrée, caractérisé en ce qu'un dispositif unilatéral est intercalé dans le circuit d'entrée pour diriger le coarant à travers ce dispositif unilatéral, de telle sorte que des voltages positifs et négatifs égaux appliqiaés au circuit d'entrée produisent des passages sensiblement égaux de courant, respectivement, entre cette cathode et cet élémant de contrôle et à tra- vers le dispositif anitatéral.