<EMI ID=1.1>
La présente invention concerne des amplificateurs thermioniques du type dit inversé, et a notamment pour objet de prévoir des moyens perfectionnés pour réaliser la neutrodynation de
tels amplificateurs.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des amplifioateurs inversés neutrodynes dans lesquels il est possible de régler le rapport d'amplification en puissance par une modification
des conditions de neutralisation des amplificateurs.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des amplifioateurs inversés neutrodynes de telle manière qu'ils permettent,
par leur association en.série dans un circuit amplificateur de
haute fréquence de réaliser des puissances haute, fréquence supérieures à celles que donneraient des tubes à vide du même type
utilisés .dans des amplificateurs du type classique.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des amplificateurs inversés neutrodynés de manière que la stabilité de fonctionnement désirée soit obtenue à la fréquence de fonctionnement sans nécessiter de résistances additionnelles dans le circuit de cathode.
Un autre objet encore de l'invention est de prévoir des moyens pour réaliser ces amplificateurs inversés neutrodynés de manière qu'ils présentent une contre-réaction d'où il résulte une amélioration des conditions d'amplification, une réduction du bruit à la sortie de l'amplificateur et une réduction de la distorsion dans l'amplification de haute fréquence modulée.
Ces différents objets sont atteints, selon certaines caractéristiques de l'invention, en prévoyant un amplificateur ou une chaîne d'amplificateurs excités par les filaments et neutrodynés à la fois au moyen de condensateurs de neutrodyne de capacité différente de la capacité interne filament-plaque des tubes à vide utilisés et d'une réactance entre grilles de valeur telle que l'étage soit neutralisé pour la fréquence de fonctionnement.
Plus spécifiquement, selon une autre caractéristique de l'invention, un amplificateur ou une chaîne d'amplificateurs excités par les filaments est neutrodyne au moyen de condensateurs de neutrodyne de valeur supérieure à la capacité interne filament-plaque des tubes à vide utilisés et d'une réactance entre grilles, capacitive
à la fréquence de fonctionnement et de valeur telle que la condition de neutralité désirée soit néanmoins réalisée.
Selon une autre caractéristique- également, les circuit de neutrodynation ci-dessus sont réalisés de telle manière qu'il se produise une contre-réaction dans l'étage ou la chaîne d'amplification.
Ces objets et caractéristiques,, ainsi que d'autres enoore, seront exposés en détail dans la description suivante, donnée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente le schéma théorique d'En amplificateur inversé incorporant des caractéristiques de l'invention; La figure 2 est un schéma théorique équivalent au schéma de la figure 1; La figure 3 est un schéma servant à définir les tensions et les courants, utilisé dans l'exposé du fonctionnement; La figure 4 représente un schéma de chaîne amplificatrice mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention;
La figure 5 est un sohéma d'amplificateur inversé, neutrodyné et accordé, pour l'exposé des propriétés de contre-réaction des amplificateurs prévus dans l'invention; et La figure 6 représente un schéma de chaîne amplificatrice, incorporant des caractéristiques de l'invention, pour amplifier un signal de haute fréquence modulée.
Il est bien connu, de façon générale, que la neutrodynation a pour objet de rendre le circuit d'entrée et le circuit de sortie d'un étage amplificateur indépendants l'un de l'autre au point de vue
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doit être indépendante de la tension aux bornes du circuit d'entrée, et réciproquement. autrement dit, dans le réseau passif constitué par les différentes réactances en lesquelles peut être décomposé
le circuit amplificateur, une tension appliquée aux bornes du circuit d'entrée ne doit pas entraîner l'apparition de courant dans le circuit de sortie, et inversement.
C'est là la condition pour que les accords des circuits d'entrée et de sortie soient indépendants l'un de l'autre, ce qui est particulièrement important dans la pratique, et aussi pour que des variations de la tension du circuit de sortie ne produisent pas de variations de l'angle de phase ce l'impédance présentée par l'amplificateur à s'a source d'excitation, ce qui aurait pour résultat de créer une modulation de phase nuisible.
Cette condition d'indépendance entre circuit d'entrée et circuit de sortie n'entraîne d'ailleurs pas nécessairement la stabilité de l'étage amplificateur, parce que la suppression du couplage par courants capacitifs entre les circuits d'entrée et de sortie n'entraîne pas forcément l'indépendance entre les tensions grillé-cathode et plaque-cathode.
La stabilité imposera donc en général une deuxième condition distincte de la condition de neutrodynation.
Dans les amplificateurs symétriques classiques excités par les grilles et ou les cathodes sont à la masse, les inductances des connexions étant supposées négligeables aux fréquences de fonctionnement il est connu d'obtenir l'indépendance entre le circuit d'entrée et le circuit de sortie en reliant les grilles et les plaques en croix par des condensateurs dont la valeur est prévue égale à la capacité interne grille-plaque des tubes à vide. La condition de stabilité se trouve dans ce cas particulier remplie en même temps que celle de neutralité parce que le circuit d'entrée est connecté entre cathode et grille.
Dans les amplificateurs symétriques excités par les filaments, et où les grilles sont mises à la masse, les inductances des connexions étant toujours supposées négligeables aux fréquences de fonctionnement, il est également connu d'appliquer le même procédé de neutrodynation, mais en inversant les rôles des grilles et des filaments : les cathodes sont reliées aux plaques par des condensateurs
de neutrodyne dont la valeur est prévue égale à la capacité interne filament-plaque des tubes à vide.
Si les.grilles ne peuvent être mises directement à la masse, du fait de la self-inductance non négligeable des connexions, des moyens devront être prévus pour que les circuits d'entrée et de sortie ne se trouvent pas couplés par l'effet des capacités plaquegrille, filament-grille et de la self-inductance entre grilles. Un procédé bien connu consiste à intercaler dans les connexions de
grille un circuit résonnant accordé sur la fréquence de fonctionne-
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tivement reliées par un court-cirouit à, la masse.
La présente invention prévoit, selon certaines de ses ca-
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de neutrodyne de valeur différente de la capacité interne des lampes, et d'obtenir la condition d'indépendance désirée entre circuit d'entrée et circuit de sortie au moyen d'une réactance connectée entre grilles (si l'amplificateur est symétrique) ou entre grille et masse (si l'amplificateur est simple).
<EMI ID=5.1> trique, excité par les filaments, dans lequel on utilise ce prooédé
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ment-plaque de chaque tube à vide représenté par sa plaque P, sa
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grilles, au moyen de laquelle on réalise l'indépendance désirée des circuits d'entrée et de sortie.
En effet, dans un amplificateur symétrique de ce genre, on 'peut démontrer que tout se passe, au point de vue couplage entre circuits d'entrée et de sortie, comme si les oondensateurs de neutrodyne étaient supprimés et si les tubes présentaient une capacité
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o.à.d. que si les neutrodynes sont de valeurs supérieures à la capaoité interne- filament-plaque, tout se passe comme s'il existait entre filament et plaque une self-inductance.
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en donnant à l'impédance Z' une valeur telle que :
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Si on donne à l'impédance Z' cette valeur particulière,les courais des circuits d'entrée et de sortie sont indépendants l'un de l'autre.
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trodyne, correspond une valeur de réactance Z' telle que le pont soit équilibré.
Lorsque les neutrodynes C sont pris d'une valeur inférieure
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l'impédance Z' doit être une capacité. Au. dessus de la valeur précédente, l'impédance Z' doit de nouveau être une inductance.
La réactance Z' peut être par exemple constituée par un circuit résonnant série ou toute autre combinaison de réaotances ou
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de capacité désirées.
Une des propriétés importantes que présente le procédé.de neutrodynation mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention est de permettre un réglage de l'amplification en puissance en fonction de la valeur des capacités de neutrodyhe, tout en maintenant l'indépendance du point de vue des courants réactifs entre les circuits filament et plaque et en évitant par suite la modulation de phase.
En effet, il y a intérêt à utiliser un tube à vide dans des conditions telles qu'il fournisse le maximum de puissance compatible avec la tension plaque continue, le courant de saturation et la puissance dissipable sur ses électrodes. Ces conditions optima de fonctionnement sont déterminées par construction pour un tube donné; il existe donc, et on peut les indiquer, une tension alternative filament
-grille eg et une tension filament-plaque ep correspondant aux meilleures conditions de fonctionnement (figure 3).
Dans la figure 3, qui ne montre, selon un mode usuel de représentation, qu'un seul des tubes à vide d'un étage symétrique, les tensions alternatives des trois électrodes filament F, grille
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cuits extérieurs, et les conditions de fonctionnement optima réalisées.
Dans cette figure, qui représente par exemple l'un des tubes de la figure 1, les circuits plaque et filament sont, pour plus
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le circuit de cathode, il faut fournir, pour exoiter l'étage amplificateur, indépendamment de la puissanoe dissipée sur les grilles,
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En faisant alors varier les valeurs des condensateurs de neutrodyne et la réactance entre grilles de manière que la condition de neutralité demeure vérifiée, mais en modifiant, la puissance d'excitation et les résistances de charge des circuits de manière que le's tubes restent toujours dans leurs conditions de fonctionnement optima (e S et ep invariables), on voit qu'une conséquence de
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peut démontrer en effet que, lorsqu'un amplificateur inverse est neutralisé conformément au procédé prévu dans l'invention, on a nécessairement :
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Par suite l'amplification en puissance est déterminée et égale à :
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Les formules (3) et (4) 'montrent que pour une puissance oonstante fournie par les tubes, la puissance d'excitation à fournir augmente et que l'amplification en puissance diminue au fur et à mesure de l'augmentation des capacités de neutrodyne.
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avec les circuits prévus dans l'invention dans diverses conditions d'amplification selon le réglage choisi pour les condensateurs de neudrodyne. Si, par exemple, on établit le circuit de manière que
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capacité interne filament-plaque des tubes, l'étage fonctionnera avec une puissance d'excitation faible et une forte amplification en puissance. A titre d'illustration, en considérant l'ensemble des valeurs suivantes et en négligeant la puissance dissipée sur les grilles :
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l'amplification en puissance UP/UC est de 13,6. La puissance d'excitation ne sera que 6,5% de la puissance de sortie.
Si on utilisait ces tubes dans un étage neutralisé par des condensateurs de capacité égale à la capacité filament-plaque, l'amplification en puissance aurait une valeur plus faible, à savoir :
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Si, d'une autre manière, on établit le circuit de la figure 1 avec des condensateurs de neutrodyne de valeur supérieure à la caducité interne filament-plaque du.tube, l'amplification en puissance sera encore plus faible, mais il sera alors posdble de dimensionner le circuit de manière à obtenir une puissance totale de sortie plus grande.
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égale à 2.
Avec les capacités et tensions de l'exemple précédent la formule (4) donnera la valeur.nécessaire des condensateurs de neutrodyne :
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Dans ces conditions particulières de fonctionnement, la moitié de la puissance disponible à la sortie de l'amplificateur provient de l'étage excitateur, et cependant l'étage amplificateur neutrodyne est à ses conditions optima de rendement et la condition de neutralité est assurée. Ceci ne saurait être réalisé dans le cas d'un étage neutralisé par des condensateurs de valeur égale à la capacité interne filament-plaque, car alors l'amplification
en puissance -. eg + ep ne pourrait être égale à 2 pour des con-
- e g
ditions de fonctionnement optima du tube considéré.
Il est clair évidemme.nt que le rapport d'amplification n'a été choisi égal à 2 qu'à titre d'exemple, mais qu'une autre valeur pourrait être obtenue de la même manière avec les circuits prévus dans l'invention.
Cette possibilité de faire débiter deux étages de tubes identiques sur une même charge, chacun des quatre tubes fournissant approximativement la même puissance, est illustrée par le schéma de la figure 4, dans laquelle l'étage d'excitation 1 est neutralisé par des condensateurs de neutrodyne 0 NI en croix, les grilles étant reliées directement par un court-circuit CC à la fréquence de fonctionnement, tandis que l'étage excité ou l'amplificateur proprement <EMI ID=29.1> <EMI ID=30.1>
à la capacité interne filament-plaque des tubes et par une réactance
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Une telle disposition peut être, en ondes courtes, préférable à c elle qui consiste à disposer quatre tubes en parallèle deux à d eux pour obtenir la même puissance de débit.
Le procédé de neutrodynation prévu. dans l'invention, plus spécialement dans le cas ou les condensateurs de neutrodyne
mais
sont supérieurs à la capacité interne filament-plaque,/inférieure à le somme de cette capacité et de la capacité équivalente à la mise en série des capacités filament-grille et grille-plaque, présente de plus un avantage important sur le procédé classique au point de vue de la stabilité des étages à excitation inversée.
En effet, lorsque la condition de neutralité ou d'indépendance au point de vue des courants réactifs entre circuit d'entrée et de sortie est réalisée, il n'en résulte pas nécessairement que la stabilité de l'otage soit assurée, parce que la tension grille-oathode n'est pas en général indépendante du courant dans le circuit pla-
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grille-cathode dépend du courant dans le circuit plaque pour deux raisons :
D'une part, le courant électronique ou actif de plaque
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ce circuit une tension, qui vient diminuer la tension d'excitation. L'effet correspondant est une contre-réaction.
D'autre part, les courants qui circulent dans les oapacités filament-grille et plaque-grille créent dans la réactance Z, entre grille et masse, une tension qui augmente ou diminue la tension d'excitation, suivant la valeurce la réactance Z. L'effet correspondant est une réaction ou une contre-réaction. Si la réaction due à la réactance Z l'emporte sur la contre-réaction due à la résistance
<EMI ID=34.1> par courants capacitifs entre circuits d'entrée et de sortie soit nul.
On peut préciser c-eci en établissant la condition pour que l'étage de la figure 5,, neutrodyné et accordé,,puisse se mettre à osciller spontanément sur la fréquence de fonctionnement pour laquelle il a été neutrodyné. Cette condition s'obtient en écrivant
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oe dtexoitation est négative.
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pente, en un nombre dépendant du régime de fonctionnement (classe
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D'après cette relation on voit que l'étage amplificateur
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plus faibles que la capacité interne, ce qui correspond à une réactance inductive entre grilles. La condition d'oscillation est d'autant plus facile à remplir que la résistance de cathode est plus faible et que les condensateurs de neutrodyne sont plus faibles.
Un moyen pour assurer la stabilité serait donc de pla-
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levée pour que la condition (5) ne soit pas réalisée. Mais l'emploi d'une telle résistance entraîne une dissipation de puissance supplémentaire, ce qui peut être un inconvénient dans certains cas.
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interne de l'étage exoitateur, mais cette impédance est variable car elle dépend des conditions de fonctionnement de l'excitateur.
Or la formule (5) montre qu'il y a certainement sta-
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positif.
La stabilité est assurée dans ces conditions quelles que
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prévoir la neutrodynation par condensateurs de valeur supérieure à la ' capacité interne pour obtenir la stabilité de l'étage amplificateur, quelle que soit la résistance interne de l'étage excitateur et ce sans adjonction de résistances spéciales dans le circuit filament.
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il est possible de choisir certaines valeurs qui en outre assurent la stabilité, Les circuits mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention permettent donc de traiter et de:résoudre séparément
les deux problèmes de la stabilisation et de la neutralisation.
La neutrodynation par capacités supérieures aux capacités internes présente encore un autre avantage au point de vue de la contre-réaction. Si,on considère un amplificateur neutrodyné par ce procédé, dont le schéma peut par exemple être celui de la figure 5,
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la tension d'excitation c on trouve :
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Cette équation est l'équation bien connua qui relie les tensions de sortie et d'entrée d'un amplificateur à contre-réaction, avec une amplification directe :
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et un coefficient de réduction du circuit de réaction :
<EMI ID=49.1>
Comme fil, est réel et positif., il y aura contre-réaction si /? est
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est plus grand.
<EMI ID=51.1> <EMI ID=52.1>
engendrée; par la résistance du circuit de cathode. L'autre terme mesure la réaction ou la contre-réaction due aux courants qui circulent dans les capacités internes, les neutrodynes et la réactance
<EMI ID=53.1>
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envisagées dans les circuits de neutrodyne prévus dans l'invention. Cette contre-réaction est d'une origine différente descelle due à la résistance de cathode, et peut être déterminée par le choix de la valeur des condensateurs neutrodynes.
Un amplificateur inversé neutrodyné par des condensateurs de valeur supérieure à la capacité interne filament-plaque des tubes et équilibré par une réactance capacitive entre grilles, comme prévu selon des caractéristiques de l'invention, présentera par suite tous les avantages d'un amplificateur à contre-réaction; en particulier, il y aura réduction du bruit et des distorsions introduites par l'é-
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-réaotion
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m = 0,17
P
<EMI ID=59.1>
Une chaîne d'amplificateurs du genre décrit permet par suite d'amplifier un signal de haute fréquence modulée à partir d'un étage de faible puissance modulé par la plaque. La figure 6 représente un schéma d'une telle chaîne amplificatrice, comprenant par exemple un
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dynes comme décrit plus haut, et débitant dans un circuit de charge ou antenne CA.
On voit que l'emploi de circuits amplificateurs mettant en