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" CIRCUITS DE SORTIE des TUBES PENTODS "
La présente invention se rapporte aux circuits amplificateur. et plut particulièrement aux méthodes et aux moyens pour contrôler l'énergie à la sortie des tubes pentodes-
Coma il est bien connu, le tube à décharge d'électrons du type pentode comprend la cathode, l'électrode de contrôle et l'anode habituelles et deux électrodes additionnelles à savoir une électrode écran de grille et une troisième électrode de contrôle généralement connectée eu point milieu de la cathode à l'intérieur du tube et disposée entre l'électrode écran de grille et l'anode* Ce type de tube pentode est utilité comme tube de puissance et est généralement employé avec un haut-parleur La fonction de la cathode,
de l'é-
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lectrode de contrôle et de l'anode dana le tube pentacle basse fréquence est la méme que dans n'importa quel tuba triode.
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La grille-écran est utilisée pour natralixer à un minimum la capacité entre-électrode existant entre la grille de contrôle et l'anode. La troisième grilla dans ce tuba, tel que constaté ci-dessus, est généralement connectée au point milieu électrique de la cathode à l'intérieur du tube, et de cette taqon est maintenue au marna potentiel que la cathode par rapport aux autres éléments du tuba* Dans la tube pentode, à eause de la troisième grille
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portée au même pttentîel que la cathode, il a été trouvé que l'effet dt6mîa- sion dtéISCtrOnG 86COndaÎreg de l'anode est effectivement minimisé par l'ac- %ion de la troisième grille,
qui est plus négative que l'anode. Ceci est réa- lité par ce que la troisième grille est située la plus proche de l'anode et peut, pour cela, influencer les électron*, secondaires avant que ceux-CI n'at teignent la grille-écran chargée positivement.
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Cependant, quand le tube pentoda est utilisé pour alimenter un haut-parleur, il a été trouvé qu'il était nécessaire de garder l'impédance de charge très faible en comparaison de la résistance d'anode interne du tube.
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Par exemple, dans le csas d'un tube de résistance Interna déterminée, la r6- sistanoe de charge optima est approximativement égale à un dixième de la ré- aistance d'anode interne du tuba* Si l'impédance de charge ont supérieure ou inférieure à la valeur optima, le degré de distorsion d'amplitude, mesuré
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par rppportw à une accoude harmonique produite, augmente*
L'impédance d'un haut-parleur, came il est bien connu, est dif- férente à différentes fréquences* Considérons par exemple un haut parleur dy-
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namiqua ou à bobine mobile,
qui est la plus typique de taur les haut-parleurs de cette espèce, on trouve par les mesures actuelles que l'impédance à 1000 périodes est le tiers de l'impédance à 5000 périodes, et que l'impédance à 100 périodes est la cinquième do l'impédance à 500 périodes.
Lorsque, connecté
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à l'aide d'un transformateur convenable, à un tube pantode dont la rénistance de charge optima est de 4000 ohmx, l'impédance du haut-parleur sera de 2400 ohms à 100 périodes, de 4000 ohms à 1000 période* et de 12000 ohms à 5000 périoda** L'impédance totale insérée dan* le circuit d'anode ne sera approximativamazit qim de 10% plus élevée à 5000 périodes qu'à 100 périodes, et le courant d'anode'al- tematif, ne sera que de 10% plus faible à 5000 périodes qu'à 100 périodes*
Pour démontrer la signification du dernier paragraphe, il est né-
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cessaire de faire une comparaison aveo un tuba triode- Un tube triode conve- nant pour être utilisé avec un haut-parleur et un transformateur tels que dé- crits ci-dessus,
aura une résistance interne de plaque de 2000 ohms. A 1000 pé- ricdes le courant d'anode alternatif sera d'environ 80% de celui à 100 pério- des, et à 5000 périodes, le courant d'anode alternatif ne sera que d'environ
30% du courant à 100 périodes.
Des haut-parleurs ont été construits pour fonctionner avec de* tubes à basse impédance, pour que le rapport antre la reproduction de fréquen- ces élevée* et la reproduction de fréquences basses colt convenable, quand ils sont actionné* par un courant qui varie en raison inverse de la fréquence comme dans le cas décrit ci-dessus* Lorsqu'il est utilité avec un tube pentode, un haut-parleur donnant de bons résultats avec des tubes triodes, reproduira d'une façon accentuée les fréquences élevées à cause de la caractéristique de courant constant.
La présente invention prévoit une méthode et des moyens pour con- trôler le circuit de sortie d'un tube pentode de façon à ce que la reproduction clos fréquences élevées dans le circuit de sortie puisse être variée si on le désire, d'une manière déterminée quelconque.
Un des objets principaux de la présente invention consiste à prévoir une méthode et des moyens pour contrôler le circuit de sortie d'un tube pentode de basse fréquence, en employant une réactance dans le circuit de la grille-écran du tube pentode d'une manière déterminée,,
Un autre objet important de la présente invention consiste à pré- voir une méthode pour diminuer la reproduction de fréquences élevées dans la circuit de sortie d'un tuba pentode utilisé dans l'étage de puissance d'un amplificateur basse fréquence, méthode qui consiste à ajuster la réactance du circuit de la grille-écran du tube jusqu'à ce qu'une diminution désirée déter- minée soit assurée pour la dite reproduction.
L'invention vise encore un étage de puissance pour un amplifia cateur basse fréquence utilisant un tube à décharge du type pentode et emploaynt un haut-parleur à bobine mobile, étage dans lequel le résultat obtenu au moyen du haut-parleur avec un tube triode peut être obtenue exactement avec un tube pentode, uneréactance inductive prédéterminée étant insérée dans le circuit de la grille-écran de ce dernier pour assurer le dit résultat*
L'invention vise encore un amplificateur basse fréquence compre-
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nant un étage de puissance utilisant un tube pemtorle,
dans la circuit de la grille-éoran de ce damier étant inséré un circuit de caractéristiques conve- nables par lequel une réduction désirée d'amplification peut être produite pour des fréquences chosies
D'autres objets de l'invention consistant à améliorer en général le rendement des étages de puissance utilisant des tubas potondes et parti-
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culièreanent de prévoir un étage de puissance à tube pentode qui ne.est paa eau- lamant d'un fonctionnement s111", mais peut directement %tre accouplé avec de haut-parleurs da façon à obtenir le m&1e résultat qu'avee des tubes du type triode.
Les caractéristiques de l'invention sont énumérées cn particulier
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dans les revendiaationsi la xlisation et le fonctionnement en seront mieux compris en se référant à la description ci-dessous et aux dessine ci-joints représentant schématiquement divers circuits faisant application de la prése te invention,,
La Fig.1 représente schématiquement un circuit faisant applica- tion de la présenta invention*
La Fig.2 est une représentation graphique de l'effet obtenu par le circuit représenté à la Fig.l.
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La gig.3 repréamte 8chématiquemmt une modification de l'inTen- tion-
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La Fig.4 représente graphiquamont le fonctionnement de la modi- fication représentée à la Fig.3.
La Fig*5 représente des colirbea-typen da cuvernes caractériati- ques d'un circuit de sortie d'un tube pentode faisant application de la modi- fication représentée à la Fig. 3
Au dessin ci-joint, les marnas signée indiquent les mêmes parties dans les diverses figures-
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La Fig-1 représente sChématiquement l'étage do puissance d'un amplificateur basse fréquence dans lequel l'étage de puissance utilise un tube à décharge d'électrons 1 du type pentode, le tube comprenant une cathode 2, une grille de contrôla 3 et une anode 4 La borne positive de la source B est connectée à l'anode à travers 1'Impédance de charge 5, la grille 3 du tube 6tant polarisée négativement par une source C,
l'énergie à amplifier étant
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appliquée entre les bornes 6,6 et conyentiannellement :représentée par "ent"elJ '
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Comme constaté jusqu'à présent, un tube pentode du type basse fréquence utilise une grille-écran 7 portée à un potentiel positif par sa con- nexion à la borne positive de la source B Le tube comprend aussi une grille
8 de protection pour l'émission secondaire disposée entre l'anode 4 et la gril le-écran 7 chargée positivement*
La troisième grille ou grille de protection, dans ce type de tu- e est connectée au point milieu de la cathode 2 à l'intérieur du tube, ce qui simplifie la fabrication du tube,
étant entendu évidemment que la catho- de 2 est chauffée d'une façon quelconque bien connue pour l'émission électro- nique- Ainsi la grille de protection est maintenue au marne potentiel que la cathode, âst-à-dire par rapport aux autres éléments du tube.
La troisième grille étant au même potentiel que la cathode , il a été trouvé que les électrons secondaires (ceux rejetés par l'anode) sont renvoyés à l'anode par l'action de la grille de protection 8 qui est plus négative que l'anode; il en résulte que 1'énission d'électrons secondaires de l'anode, si elle n'est pas complètement empêchée, est rendue inefficace*
Ceci explique pourquoi la grille de protection est située le plus près de l'anode 4, parce qu'elle influence par-là les électrons secondaires avant qu'ils puissent atteindre la grille-écran chargée positivement.
La connexion de la grille de protection 8 au point milieu de la cathode est nécessaire pour assurer l'équilibre et pour porter cette grille à une tension moyenne des tensions entrâmes des supports de la cathode. On com- prendra que la grille-écran 7 peut être connectée à un point positif quelcon- que de la source B et que la grille de protection 8 ne doit pas être cnnec- tée au point milieu de la cathode nécessairement à l'intérieur du tube, mais peut aussi l'être à l'extérieur du tube.
Comme constaté jusqu'à présent, quand l'impédance de charge 5 est un haut-parleur, et donne de bons résultats avec un étage de puissance utili- sant un tube triode, il a été trouvé qu'un tube pentode utilisé à la place du tube triode, reproduit d'une façon trop accentuée les fréquences élevées à cause de la caractéristique de courant constant* Une méthode pour diminuer la reproduction de fréquences élevées jusqu'à un degré désiré est représentée à la Fig.1 Une inductance L est connectée en série avec la grille-écran 7 du tube,
l'inductance étant choisie telle qu'une diminution quelconque de la reproduction peut être obtenue*
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A la Fig.2 an a représenté une série de courbes des "tension de sortie" en fonction des fréquences par seconde*
Les différentes courbas rerpésentant l'effet de différentes va- leurs d'inductance L sur le tube pentode représenté à la Fig.1 En réalisant la courbe représentée à la Fig.2 pour la circuit de sortie d'un tuba pentacle avec diverses inductances dans le circuit de la grille-écran du tube, la char- ge du circuit d'anode était une résistance pure de 5000 ohms, mais une charge réactive telle qu'un haut-parleur n'aurait pas affecté les résultats quant à la qualité et quant à 1'intensité,
n'aurait produit qu'un effet inapprécia- ble.
On remarquera par les courbes do la Fig.2 que le courant alter- natif d'anode est pratiquement constant ,juaqu'à une certaine fréquence et dé- cont alors de plus en plus rapidement avec 1'augemetntion de la fréquence* (les ordonnées de la Fig.2 sont des tensions do sortie d'une résistance de 5000 ohms; on comprendra que, puisque les tensions de sortie sont proportion- nelles au courant alternatif d'anode, les courbes auraient pu être tracées de cette façon*)
Le courant passant dans un haut-parleur dynamique ou à bobine mo- bine, connecté à un tube triode de faible impédance, varie en raison directe de l'augmentation de la fréquence.
Pour cela on verra que le résultat obtenu au moyen d'un haut-parleur à bobine mobile avec le tube triode peut 'être rem- placé très exactement par un tube pentode dans le circuit de la grille-écran duquel on a inséré l'inductance appropriée.
Les principes fondamentaux qui sont à la base de l'invention et la manière de les appliquer sont suffisamment détaillée aux figures 1 et 2 pour permettre d'appliquer l'invention à un circuit pratique.
Cependant il est donné ci-après l'application théorique du fonc- tionnement de la présente invention, étant Entendu que l'explication est sim- letn théorique.
Supposons qu'il n'y ait aucune impédance dans la circuit de la grille-écran quand un signal est appliqué à la grille de contrôla, 'Un courant alternatif passe dans le circuit de la grille-écran bien que la différence de potentiel de la grille-écran et de la cathode soit constante et égale à la tension de polarisation de la grille-écran.
Si une impédance est connectée en série avec la grille-écran, le courant alternatif de la grille-écran produit @
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une différence de potentiel aux bornes de cette impédance et le potentiel de la grille-écran varie avec le potentiel de la grille de contrôle* La relation de phase des variations de la tension de la grille-écran est telle que, lors- que le courant d'anode augmente, la variation de la tension de la grille-écran empêche l'augmentation du courant d'anode et quand le courant d'anode diminue, la tension de la grille-écran en empêche la diminution;
la réduction de la variation du courant d'anode correspond à un signal donné appliqué à la grille écran* C'est-à-dire qu'elle décroît proportionnellement à l'augmentation de l'impédance insérée dans le circuit de la grille-écran*
On notera que l'idée générale d'insérer une impédance dans le circuit à grille-écran s'appliquera aussi bien à un type quelconque du tube à grille-écran qu'à un tube petode En d'autres termes, la présence d'une troisième grille lest pas nécessaire au fonctionnement de 1'impédace dans le circuit de la grille écran.
En outre, une inductance réglable, dans le circuit de la grille-écran peut être utilisée pour le réglage de la tonalité*
Les courbes de la Fig.2 représentent les caractéristiques d'un dispositif de contrôle de la tonalité appliqué à un tube pentode- L'amplifi- cateur qui fut utilisé pour réaliser ces courbes, était connecté à un récep- teur broadcasting et le fonctionnement du réglage de la tonalité fut observés*
La Fig. 3 représente une autre application du principe appliqué dans les Fig.1 et 2. Dans ce dispositif le circuit de sortie du tube pentode 1 est représenté comme couplé à l'aide d'un transformateur basse fréquence T à la bobine mobile M d'un haut-paleur dynamique.
Dans le circuit de la grille- écran 7, est connecté en série, un circuit anti-résonant L,C' Les courbes de la Fig.4 représentent graphiquement le rapport entre les tensions de sor- tie et la variation de fréquence dans un tube de puissance du type pentode utilisant un circuit mati-ésonant dans son circuit de grille-écran.
Chacune de ces courbes "ampifieaticu-fréquence" est réalisée par l'emploi d'un air- cuit de diverses caractéristiques convenables insérées dans le circuit de la grille-écran* La réduction d'amplificatian à 1500 périodes, tel que représenté par les courbes, est produite par l'impédance élevée du circuit L.C" à sa fré- quecne de résonance* Au moyen d'autres circuits ayant des caractérisques com- venables, une réduction désirée d'amplification peut être obtenue pour des fré- quences choisies. En d'autres termes, la Fig.3 représente an dispositif par le- quel le rapport entre la tension à l'entrée du haut-parleur et la son émis par @
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celui-ci, peut être uniformisé.
Les trois courbes A, B et C de la Fig.5 re- présentent trois caraotéristiques du circuit représenté à la Fig.3. La courbe A de cette figure, représente une courbe d'intensité de son d'un haut-parleur du type à bobine mobile. (Un haut-parleur A bobine mobile était employé uni- quement à titre d'exemple.
La marne compensation peut 'être appliquée à tout au- tre typa de haut-parleur, tel par exemple un haut-parleur magnétique)-
Le sommet de cette courbe qui peut être situé aux environs de 3000 périodes peut être si élevé qu'il gâto tout le fonctionnement du haut- parleur- La courbe B représente l'amplification de l'amplificateur qui action- ne le haut-parleur* Un circuit résunet pareil à celui utilisé pour réaliser les courbes de la Fig.4 est inséré dans la circuit de la grille-écran pour produire 1'affaissement dans la courbe- La circuit résonnant inséré dans le circuit de la grille-écran est accordé à la fréquence propre du haut-parleur* A cette fréquence particulière,
l'énergie fournie au haut-parleur est réduite en dessous de la valeur normale pour compenser l'augmentation du rendement du haut-parleur* Par ce dispositif, si une tension constante est appliquée au circuit d'antre de l'amplificateur et qu'une courbe d'intensité de *on est réalisée sur une large gamme de fréquence on ne pourra pas atteindre le maxi- mum de 3000 périodes* Il n'est évidement pas possible de réaliser une courbe parfaitement horizontale et pour cela 11 a été indiqué de façon coventinc le à l'aide de la courbe C, que quelques irrégularités subsisteront.
Ce air- cuit de haut-parleur est simplemmt une représentation d'une application du tube pentode avec une impédance insérée dans le circuit de la grille-écran* On pourrait aussi t'utiliser pour corriger les variations des résultats obte- nus avec d'autres dispositifs électriques pour différentes fréqueces
On verra par la Fig.5 que l'utilisation d'un circuit antiréson nant de caractéristiques convenables dans le circuit de la grille-écran d'un circuit de sortie du tube pentode entraîne une courbe de reproduction plus satisfaisante lorsqu'on emploie un tube pentode dans l'étage de puissance d'un ransformateur basse fréquence et loque'on emploie un haut-parleur dy- naqiue came Impédance de charge- On comprendra que,
puisque la présente i vention est représentée appliquée à un étage conventionnel de puissnce 1'é tage de puisance sera utilisé dans l'amplificateur basse fréquence d'un ré- cepteur de radiophonie, au de tout autre type de dispositif de signalisation électrique dans lequel il est désirable d'employer un tube pentode comme tube
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de puissance de sortie.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réa- lisation de l'invention, il est entendu qu'un ne désire pas se limiter aux fonces particulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun carac- tère limitatif, et que par conséquent, toutes les variantes ayant même princi- pe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, entreraient comme elles dans le cadre de la présente invention* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - REVENDICATIONS :
1 Une méthode pour diminuer la reproduction à une fréquence choisie dans un étage de puissance de basse fréquence utilisant un tube pento- de dont le circuit de sortie est couplé à un haut-parleur dynamique, méthode qui consiste à insérer un circuit résonnant dans le circuit de la grille-écran d'un tube pentode et à ajuster le circuit résonnant de telle manière que son
Impédance soit maximum pour la fréquence choisie,, et à diminuer graduellement l'impédance suivant que la féquence devient supérieure ou inférieure à la fréquence choisie,
méthode par laquelle les variations du courant d'anode cor- respondant à un signal donné appliqué à la grille sont diminuées proportionel- lamait à la valeur de l'impédance insérée dans le circuit de la grille-écran pour différentes fréquences*
2 La combinaison d'un tube pentode comprenant une cathode, une électrode de contrôle et une grille-écran, une anode et une grille de protec- tion portée au marne potentiel que la cathode disposée Entre la grille-écran e 1'ancet un dispositif d'utilisation étant connecté dans le circuit d'anode ex térieur et une impédance réactive étant insérée dans le circuit de la grille- écran du tube*
3.- La combinais on d'un tube pentode comprenant une cathode, une électrode de contrôle et une grille-écran,
une anode et une grille de protec- tion portée au même potentiel que la cathode, disposée antre la grille-écran et l'anode; un haut-parleur étant connecté dans le circuit d'anode extérieur et une impédance réactive étant insérée dans le circuit de la grille-écran du tube.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.