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Montage amplificateur, à. multiplicateurs d'électrons.
On appelle tubes de multiplication des tubes amplificateum à multiplication des électrons, dans lesquels les électrons dirigés par une grille de commande et accélérés par une grille- écran atteignent d'abord une électrode de multiplication, dégagent en cet endroit par émission secondaire un plus grand nombre d'électrons secondaires qui sont alors amenés à l'anode de travail. La présente invention se rapporte à l'utilisation de semblables tubes dans des montages amplificateurs.La réalisation constructive du tube de multiplication et le mode de conformation de l'électrode de multiplication sont à cet effet accessoires.
On a mentionné dans ce qui suit des tubes à une
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électrode de multiplication mais l'idée de l'invention peut être appliquée à des tubes à plusieurs électrodes de multiplication (V.E.). Ce qui est caractéristique pour le fonctionnement de semblables tubes, c'est la circonstance que le courant d'anode est fourni par deux sources, savoir: 1 par l'émission thermique primaire de la cathode incandescente, 2 par l'émission secondaire des V.E. Si l'on définit comme sens positif du courant le sens du courant d'anode de tubes électroniques ordinaires (c'est à dire le sens inverse du sens de mouvement des électrons) on a dans un tube de multiplication deux électrodes à courant négatif: la cathode incandescente et la V.E. à tension positive.
La présente invention a pour objet d'indiquer des mesures de montage qui. tiennent compte de l'état de fourniture de courant inaccoutumé esquissé et permettent un fonctionnement stable et économique. Si l'on considère la ligne caractéristique qui donne la corrélation entre la tension et le courant d'une V.E'., on obtient la ligne caractéristique connue dynatron qui est représentée à la fig. I. Pour assurer un point de fonctionnement stable, il est nécessaire de produire la tension aux bornes des V.E. par une source de tension qui possède une résistance intérieure plus petite qu'une valeur maxima critique. Cette valeur peut se voir à la fig. I, de la manière usuelle, dtaprès la valeur réciproque de l'inclinaison de la droite critique de résistance. A la fig. I cette droite critique de résistance est représentée par la ligne C D E.
Si l'on veut régler le point de travail C, ceci peut se faire par l'emploi d'une source de tension ayant la tension OA et qui possède pratiquement une résistance intérieure nulle, ou bien par une plus petite tension OB et une résistance intercalée dont la grandeur est représentée par la droite de résistance BC. La limite pour un mode de fonctionnement stable est l'emploi d'une source de tension ayant la tension OD en combinaison avec une résistance correspondant à la droite CDE. La tension minima de marche à vide OD que la source de tension.doit
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fournir est donnée pratiquement par la tension OF pour laquelle le signe du courant de la V.E. se renverse. Cette tension OF est toutefois une grandeur caractéristique des propriétés d'émission secondaire de la V.E.
Elle indique notamment pour quelle vitesse de volt des électrons, le nombre des électrons secondaires devient égal au nombre des électrons primaires. Si l'on veut alimenter la V.E. par une source de tension à l'aide d'une résistance, il faut veiller à ce que, en marche à vide, une tension minima de la grandeur OF soit dépassée. D'autre part la tension de marche à vide de la source ne doit pas dépasser la tension de fonctionnement OA. Comme la tension du fonctionnement de la V.E. doit être choisie plus petite que la tension d'anode, il est tout indiqué de désirer obtenir la tension de la V.E. par un montage diviseur de tension à partir de la tension d'anode plus élevée. Pour le dimensionnement du diviseur de tension on dispose, suiv-ant l'exposé qui précède, de la constatation qu'en marche à vide.
(lorsque le tube est sans courant) la tension de la V.E. dépasse la tension minima mentionnée. Dans les montages suivant la présente invention, on choisit cette limite inférieure de la tension de marche à vide plus élevée que 50 volts vu que la tension caractéristique mentionnée des surfaces susceptibles d'émission secondaire est de l'ordre de grandeur de 15-50 volts. Un montage d'alimentation à diviseur de tension est représenté à la fig. 2. Sur cette figure 2, comme sur les figures suivantes, on a désigné par 1 le tube multiplicateur, par 2 la cathode incandescente, par 3 la grille de commande, par 4 la grille-écran, par 5 l'anode de travail et par 6 l'électrode de multiplication.
On a représenté en 7 la résistance de dérivation de grille, en 8 le condensateur de couplage à l'entrée, en 9 la résistance de cathode, en 10 et 13 des condensateurs de découplage, en II et 12 des résistances qui représentent le diviseur de tension pour la tension de grille- écran, en 14 la résistance de travail dans le circuit d'anode, en 15 le condensateur de couplage à la sortie. Le diviseur de
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tension pour l'alimentation de la V.E. est représenté par les résistances 17 et 16 tandis que la résistance 17 est surmontée comme d'un pont au point de vue du courant alternatif, par le condensateur,18. L'entrée est désignée par 1 I', la sortie par 0 0'. Le chauffage de la cathode incandescente n'est pas indiqué en détail.La source de tension est amenée aux bornes -V + V.
On trouvera ci-dessous une description du dimensionnement du diviseur de tension suivant la présente invention: Si, par exemple la tension de la source d'énergie est de 400 volts, la tension des V.E. de 250 volts, le courant de la V.E. de 6 mA et si la tension à vide de la V.E. doit valoir 80 volts, il en résulte une résistance totale du potentiomètre de 177,000 ohms avec les résistances partielles 16 et 17; R17 35,400 , R16 141,600 #, ce qui signifie une consommation de 0,4 watts.
Si l'on veut rendre le fonctionnement du tube moins dépendant de la fourniture de courant de la V.E., les résistances doivent être prises plus petites, la tension de marche à vide plus élevée, ce qui conduit de toute façon à une consommation d'énergie plus élevée, comme second exemple dans le cas des mêmes tensions de travail avec le même courant de
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dé 10 1,#,j P41if ai #li>il< illi14 1''''!Jdllll fh 1/1I}flj; 6 VI, de de 170 volt. avec lee résistance@ R17 - 23,000, R16 - 30,000, on obtient une consommation de 2 Watts pour l'alimentation du diviseur de tension.
Suivant la présente invention, le courant de la V.E. ou des différentes électrodes de multiplication de plusieurs tubes multiplicateurs utilisés dans un montage peut être utilisé pour fournir le courant pour l'alimentation d'anode d'autres tubes électroniques usuels du montage qui possèdent une tension d'anode qui correspond à peu près à la tension de travail des V.E. des tubes de multiplication. La fig. 3 montre un exemple d'un montage dans lequel trois tubes multiplicateurs 1,1' et 1" et un tube amplificateur 20 ordinaire, employé comme tube final, sont utilisés. En dehors des éléments de montage qui sont repré-
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sentes avec la même désignation à la fig. 2 également, on a désigné par 19 (ou 19' et 19"), chaque fois une selfinduction pour le découplage de la V.E.
On a désigné en outre par 21 la cathode incandescente, par 22 la grille de commande, par 23 la grille-écran, par 24 la grille de freinage, par 25 l'anode du tube final 20.26 est la résistance de dérivation de grille, 27 la résistance de cathode du tube final, 28 et 30 les condensateurs de découplage. 31 est la résistance de travail du tube final 20. Suivant la présente invention, les V.E. des tubes multiplicateurs sont raccordées au point d'alimentation Sp de l'anode du tube électronique usuel. Ce point d'alimentation Sp est relié par l'intermédiaire de la résistance 29 au pale positif de la source de tension.
Si l'on suppose les mêmes conditions des tubes multiplicateurs que dans l'exemple ci-dessus (tension de V.E. 250, tension d'anode 400 volts, courant de multiplicateur 6 mA) on récupère pour les trois tubes 3 x 6 = 18 mA, ce qui signifie pour une tension de 250 volts un gain de puissance de 4,5 watts. La consommation supplémentaire à la résistance 29, qui représente la seconde partie du diviseur de tension, vaut 150 volts x 22 mA = 3,3 watts dans le cas où l'on suppose 40 mA de courant d'anode du tube final.
Dans le cas de comparaison où les V.E. sont alimentées par des diviseurs de tension spéciaux, il faut ajouter à la consommation calculée du potentiomètre du premier exemple, de 3 x 0,4 = 1,2 watts, encore la consommation dans la résistance intercalée 29 du tube final, 40 mA x 150 volts = 6 watts, l'économie du montage suivant la fig. 3 se calcule comme suit: la consommation totale vaut (en dehors de la consommation des anodes de travail) 400 volts x 22 mA = 8,8 watts; en cas d'utilisation de diviseurs de tension séparés au contraire, il faut ajouter à la consommation des diviseurs de tension de 1,2 watts la consommation supplémentaire du courant d'anode du tube final, qui vaut 400 volts x 40 mA = 16 watts. L'économie vaut presque 50 %.
Outre l'économie de courant, le montage suivant la fig. 3 assure
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également une plus grande stabilité vu que par suite de la minime résistance du diviseur de tension, les courants de travail sont moins dépendants des données caractéristiques du tube.Dans une autre forme de réalisation suivant l'invention, qui est montrée au montage de la fig. 4, on a supposé une source de tension -V' + V' pour l'alimentation des anodes des tubes multiplicateurs, de sorte qu'une résistance intercalée devient superflue.
Dans le cas où la consommation de courant du ou des tubes électroniques ordinaires devient trop minime, il peut arriver que la condition imposée d'une tension de marche à vide suffisamment grande en cas d'absence de courant dans les tubes multiplicateurs n'est pas remplie. Dans ce cas il est avantageux de monter en parallèle une résistance de charge 32 sur le ou les tubes de consommation et d'assurer ainsi la stabilité de l'alimentation des tubes multiplicateurs. Aussi bien la résistance intercalée 29, dans l'exemple de la fig. 3, que la résistance de charge dans l'exemple de la fig. 4 peuvent être remplacées par la bobine d'excitation d'un haut-parleur.
Il est possible également d'utiliser la résistance de consommation 32 de la fig. 4 comme diviseur de tension pour l'alimentation de n'importe quelles électrodes des tubes du montage d'amplifica- teur qui nécessitent une tension d'alimentation plus minime.
Les mesures de montage ci-dessus indiquées servent à employer avec une consommation de courant économique des tubes multiplicateurs dont le fonctionnement stable est assuré pour autant que les tensions d'alimentation désirées des V.E. s'établissent en service. Pour un fonctionnement stable de tubes amplificateurs, il est toutefois avantageux également de veiller, par des mesures de montage,àce que des variations inévitables des lignes caractéristiques des tubes pendant le fonctionnement ou des dispersions des tubes entre eux soient suffissamment compensées pour que ces variations aient aussi peu d'effet que possible dans le fonctionnement.
Comme on le sait, les tubes amplificateurs du commerce présentent une certaine jdis-
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persion des lignes caractéristiques en ce sens que les lignes caractéristiques courant d'anode - tension de grille peuvent être déplacées parallèlement les unes aux autres d'une certaine valeur de la tension de grille. Dans les montages usuels le déplacement qui en résulte du point de travail est compensé partiellement par le fait qu'on n'utilise pas une tension préalable de grille fixe mais bien une tension préalable de grille qui est proportionnelle à la grandeur du courant de cathode. Cet état est obtenu d'une manière simple par l'emploi d'une résistance de cathode à laquelle est prise la chute de tension pour la tension préalable de grille.
Pour les tubes multiplicateurs auxquels la présente invention se rapporte, le courant d'anode provient seulement en partie du courant primaire de la cathode, mais pour la plus grande part du courant de la V.E. Si on employait alors la résistance de cathode usuelle on ne pourrait compenser que les variations du courant primaire, mais non les variations du courant secondaire suivant la technique du montage. Il serait toutefois désirable qu'en cas d'une diminution de courant de la V.E. (provenant par exemple d'une diminution de l'émission secondaire), le courant de travail puisse être augmenté automatiquement, par exemple par diminution de la tension préalable de la grille de commande. Cet état peut être atteint, suivant la présente invention, par une mesure de montage qui est représentée schématiquement à la fig. 5.
Ce qui est caractéristique dans ce montage, c'est que la V.E. n'est pas seulement reliée à un point d'alimentation positif par l'intermédiaire d'une résistance -16- mais également à la cathode par l'intermédiaire d'une résistance 33. La résistance de cathode 9 est parcourue non seulement par le courant de cathode mais également par une partie du courant de la V.E. qui s'écoule par la résistance 33. Si par exemple le courant de la V.E. diminue pendant l'emploi, la tension de la V.E. diminue et par conséquent aussi le courant à travers la résistance 33 et également le courant à travers la résistance de cathode 9. De ce
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fait s'abaisse également la chute de tension à la résistance de cathode, laquelle détermine complètement ou partiellement la tension initiale de grille.
Par la diminution de la tension initiale de grille, le courant primaire s'élève et de ce fait également le courant de la V.E. et aussi le courant d'anode de travail du multiplicateur. On a la possibilité de faire agir une semblable compensation pour éviter des variations de courant par le fait que la résistance de cathode est choisie aussi grande que possible par rapport aux valeurs réciproques de pente raide du tube multiplicateur. Pour pouvoir établir, en cas de grandes valeurs de la résistance de cathode, encore la tension initiale correcte de grille, il est nécessaire que la grille ne soit pas reliée en courant continu au point négatif de la source de tension mais à un potentiel positif.
Dans l'exemple de la fig. 5, cet état est obtenu par le fait que la grille est reliée par une résistance 7 au point négatif de la source de tension et en même temps par 34 (qui possède une valeur plus élevée) au point positif de la source de tension +V -V. Le diviseur de tension formé par les résistances 7 et 34 détermine la tension de la grille de commande 3 par rapport au pôle négatif de la source de tension -V.