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" Perfectionnements aux amplificateurs à tubes à vide ".
La présente invention est relative aux systèmes d'am- plification à tubes à vide et concerne particulièrement le contrôle automatique du niveau de débit de ces systèmes.
Dans de nombreuses applications, il est très souhai- table qu'un système d'amplification puisse être mis en fonc- tionnement à un niveau de débit moyen élevé sans dépasser un maximum prédéterminé. Ceci est particulièrement vrai pour les systèmes radiophoniques d'entrée de conversation où, au point de vue de la puissance maximum rayonnée, il est nécessaire de travailler à une modulation de près de 100% du porteur, mais où toute surmodulation, même momentanée,
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a pour effet une radiation hors-bande ou / "éclaboussure", /ou bandes/ qui interfère sérieusement d'autres voies/radioélectriques.
Divers schémas de circuits de contrôle automatique du volume ont évidemment été recommandés jusqu'à présent, ces circuits n'ont généralement pas donné entière satis- faction soit parce qu'il se produisait un retard dans le fonctionnement du système lorsqu'une augmentation subite et importante se manifestait dans le niveau de signalisation soit parce que le circuit de limitation donnait lieu à une distorsion.
La présente invention a pour objet un système d'am- plification susceptible de pouvoir fonctionner à un niveau moyen de débit élevé sans dépasser le maximum admissible et sans introduire de distorsion appréciable. cet effet, l'amplificateur suivant l'invention com- prend une pluralité d'étages en push-pull connectés en tan- dem, un circuit de contrôle à action renversée s'étendant de la sortie du dernier étage à l'entrée du premier étage et servant à réduire le gain de 1'amplificateur quand le débit dépasse un niveau prédéterminé, des moyens associés à l'étage de sortie et destinés à effectuer une limitation sensiblement instantanée ou "coupure" des pointes de signaux, qui pourraient donner lieu à un niveau de signalisation de sortie excessif,
et un trajet ou chemin de réaction négatif autour de l'étage de sortie etd'un étage intermédiaire on vue de réduirela distorsion produite par les moyens de li- @itation des pointes .
L'amplificateur est agencé de manière à fonctionner dela canière normale pour des signaux d'intensité moyehne, nais à mesure quele niveau approche de son maximum, la transconductance est diminuée grâce au circuit de contrôle à action renversée, et même de grandes et très subites élévations du niveau d'entrée ne peuvent effectivement donner lieu à des niveaux excessifs de sortie, grâce au
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circuit précité agissant en combinaison avec le limita- teur ou "coupeur" de pointes,qui n'est de préférence, en service que pendant le court intervalle nécessaire pour que le circuit de contrôle devienne efficace.
Suivant une autre particularité de l'invention, les deux lampes d'au moins un des étages comportent des gril- les-écrans connectées à la source d'énergie par une ré- sistance commune non en by-pass ou dérivation. Ce type de circuit à écran améliore l'équilibre dynamique de l'am- plificateur pour les courants de signalisation et réduit sa transconductance pour le bruit de la source d'énergie et les impulsions du circuit de contrôle, en sorte qu'il est ainsi possible d'éliminer les filtres usuels du cir- cuit de contrôle entre les étages et de réduire,de maniè- re correspondante, le temps d'attaque du circuit de con- trôle.
Ces particularités ainsi que d'autres particularités de l'invention apparaîtront plus clairement au cours de la description détaillée suivante dans laquelle on se réfère au dessin ci-joint, dont l'unique figure représente un système d'amplification suivant l'invention.
L'amplificateur représenté comprend trois étages à tubes à vide en push-pull couplés pan une capacité et une résistance, des transformateurs d'entrée et de sortie 1 et 2, et un redresseur 3 pour exciter le système à partir d'un circuit à courant alternatif. L'étage d'entrée et /4 et 5/ de limitation comprend deux tubes mélangeurs ;7., à cinq grilles dont des grilles injectrices 6 et 7 et des grilles de contrôle 8 et 9. Ces tubes sont très sensibles aux changements de polarisation des grilles. Le second étage comprend deux penthodes 10 et 11, à coupure nette et les tubes de sortie 12 et 13 peuvent, comme représenté, être du type triode.
Des trajets conventionnels de réaction négative 14 et 15 s'étendent depuis les plaques des tubes de sortie jusqu'aux cathodes du second étage, et ces deux
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étages constituent ensemble le coupeur instantané des pointes.
Une tension de polarisation variable pour les grilles de contrôle et d'injection des tubes de limitation est transmise au condensateur 16 par la double diode 17 qui est shuntée sur les circuits de plaque de l'étage de sortie, par l'intermédiaire de condensateurs de blocage 18 et 19 et des résisteurs 20 et 21, qui empêchent la diode de produire un effet de shuntage excessif sur le circuit de sortie. Le niveau de signalisation auquel la diode 17 devient conductrice est déterminé par l'ajuste- ment du résisteur variable 22 qui est connecté en série au résisteur 23 sur la sortie du redresseur de fourni- ture d'énergie 3 et détermine la polarisation de blocage des cathodes 24, 25 par rapport aux plaques 26, 27 de la diode 17.
Les signaux provenant du microphone ou autre source 28 sont transmis au transformateur d'entrée 1 et sont amplifiés, de la manière habituelle, par les tubes 4 et 5 qui sont auto-polarisés par la chute de tension dans le résisteur 29 et acquièrent un potentiel de grille approprié par l'intermédiaire du résisteur commun 30.
Les voltages de signalisation amplifiés à travers les résisteurs de plaque 31, 32 sont transmis par l'intermé- diaire das condensateurs de couplage 33 et 34, aux résis- teurs de grille 35, 36 du second étage et également aux bobines 37, 38, dont la fonction sera décrite ci-dessous.
Les tubes 10 et 11 sont auto-polarisés par les résis- teurs cathodiques individuels 39,40 et sont pourvus d'un potentiel de grille-écran par l'intermédiaire du résis- teur 41, qui est commun aux tubes. Les potentiels de signalisation amplifiés dans les résisteurs de plaque 42 et 43 sont transmis aux résisteurs de grille 44, 45 de l'étage de sortie par l'intermédiaire des condensateurs
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46, 47 et aux circuits de grille des tubes 12 et 13 par l'intermédiaire des résisteurs de grille en série 48, 49.
Ces tubes de sortie sont polarisés par la chute de ten- sion se produisant dans le résisteur 50, qui est connecté la en série au résisteur 51 sur l'alimentation de%plaque. Le débit de ces tubes est appliqué par le transformateur 2 à l'émetteur radiophonique ou autre circuit de travail 54.
Les signaux de faible niveau provenant de la source 28 seront amplifiés et transmis au circuit de travail 54 de la manière ordinaire. Au fur et à mesure que le niveau de signal augmente, les composantss alternatives des cou- rants dans l'étage de sortie; circulant à travers les ré- sisteurs 55 et 56, sont augmentés en conséquence jusqu'à ce que le potentiel développé à travers ces résisteurs dépasse la polarisation po'sitive due, sur le redresseur 17, au résisteur 22. Quand un potentiel excessif est dé- veloppé à travers le résisteur 55, la diode supérieure du tube 17 est conductrice et forme avec le condensateur 16 et le résisteur 59 une dérivation sur les résisteurs 22 et 55 dans le trajet du courant de signalisation.
De même, quand un potentiel excessif est développé'à travers le résisteur 56, la diode inférieure du tube 17 est conductri- ce et forme avec le condensateur 16 et le résisteur 59 une dérivation conductrice sur les résisteurs 22 et 56.
Le condensateur 16 est par conséquent, chargé à un poten- tiel proportionnel à la force ou intensité du signal.
Cette charge est appliquée aux grilles de contrôle et d'in- jection des tubes 4 et 5 sous forme d'une polarisation négative variable, qui diminue la transconductance des tubes et limite leur débit de la même manière générale que dans le limitateur du brevet anglais 506.128.
Si le niveau du signal provenant de la source 28 aug- mente très subitement d'une valeur inférieure à celle re- quise pour rendre le limitateur opératif à une valeur très
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élevée, il se peut que le limitateur ne puisse pas réduire le gain assez vite pour empêcher que le débit ne dépasse momentanément la valeur maximum admissible. Bien que le limitatuer agisse très rapidement, en sorte Que ces poin- tes excessives ne se produisent que rarement et ne seront en tout cas, que de faible durée, elles sont très préjudi- ciables dans les dispositifs d'énission radiophoniques, et la possibilité de l'existence de ces pointes nécessite ordinairement de travailler à un niveau, de débit moyen quelque peu plus faible.
Dans ce circuit, toutefois, la polarisation appli- quée aux cathodes des tubes 13 et 13 est telle que lorsque l'entrée de ces tubes approche le niveau qui donnerait lieu à un débit excessif, les grilles deviennent positives et un courant circule dans les circuits des grilles.
Les résisteurs 46 et 49 ont une résistance élevée, telle que 1 mégohm, et dès que du courant de grille commence à les parcourir, des tensions prennent naissance dans ces résis- teurs, le'squelles tensions réduisent presque instantanément les potentiels de signalisation aux grilles et empêchent le débit de dépasser le maximum désiré, ces moments, la valeur de la distorsion du débit sera, óvidement, augmen- tée, ',lais cette distorsion est maintenue à une valeur mo- dérée au moyen des circuits de réaction négative 1.;
et 15, et on se rappellera que pour des applications de haute qualité les constantes de circuit peuvent être ajustées de façon que cette action de coupure des pointes ne se pro- duise que pendant un très court intervalle, étant donné que le circuit de limitation réduit rapidement le gain des tubes d'entrée au pointoù les tube? 1 : et13 fonctionnent nouveau avec la polarisation négative appropriée.
On notera que les résisteurs 30 et 41 des premier et second étapes sontcommuns aux deux tubes en push-pull dans chaque cas et que les condensateurs, employés ordinairement pour mettre le résisteur en dérivation dans le conducteur @
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de la grille-écran, ont été omis. Des voltages de signa- lisation provenant de la source 28 seront transmis en phases opposées sur les grilles 8 et 9 des tubes push- pull 4 et 5, et les grilles-écrans 57 et 58 de ces tubes agissant comme anodes;- développeront des voltages corres- pondants, dont chacun est déphasé de 180 degrés par rape- port au voltage de grille qui l'a produit.
Si les signaux appliqués ou les lampes 4 et 5 sont déséquilibrées, les voltages développés par les grilles-écrans seront inégaux, et les change::lents dans les courants de grille ne se com- penseront pas exactement. Le changement net dans le cou- rant total de grille produira toutefois un changement dans la chute de tension dans le résisteur d'écran commun 30 qui est déphasé de 180 degrés par rapport au tube dévelop- pant le voltage d'écran plus élevé, en sorte que la grille- écran agit sur les courants d'électrons de manière à s'opposer à toute inégalité dans les voltages développés. dans le circuit de plaque en raison -de l'action des grilles de contrôle.
En d'autres mots, les potentiels variais développés dans le résisteur 30 tendent .à équilibrer le voltage de signalisation, et cet effet sera cumulatif dans le second étage par suite de l'action similaire du résisteur 41.
Tout voltage ondulatoire dans la fourniture d'énergie ou toutes composantes alternatives dans le voltage de con- trôle du volume sont appliqués aux deux tubes de chaque étage dans la même phase. Les deux côtés du circuit de push-pull sont, en conséquence, effectivement en parallèle pour ces voltages, et les changements qu'ils produisent dans la chute de potentiel dans les résisteurs réglant les écrans viennent s'y ajouter, en sorte que la transcon- ductance de l'amplificateur pour ces variations indésira- bles est beauooup moindre que pour les signaux.
Si, par exemple, des pulsations étrangères sont positives aux gril- n
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les 8 et 9, les courants de plaque et d'écran des tubes 4 et 5 tendent à augmenter, mais l'accroissement des cou- rants d'écran provoque une chute de potentiel dans le ré- sisteur 30, et la diminution subséquente du voltage de gril- le-écran tend à réduire les courants de plaque. De même lorsque les pulsations appliquées sont négatives, les cou- rants de plaque tendent à diminuer, mais la diminution de la chute de potentiel dans le résisteur 30 augmente les voltages d'écran et tend à maintenir les courants de pla- que;.
L'emploi de ces résisteurs d'écran communs non en dé- rivation simplifie laconstruction et réduit les frais en ce sens qu'il faut moins de filtrage dans le circuit de four- niture d'énergie pour un niveau donné de bruit de sortie, une impédance plus grande dans la partie du circuit de fourniture d'énergie qui est commune aux différents étages peut être tolérée sans danger d'instabilité, aucun circuit de découplage n'est nécessaire entre les étages de faible niveau pour des amplificateurs de gains même modérément élevés, et plus de variations dans les constantes des tubes et les valeurs de résistance peuvent être tolérées sans que l'on doive craindre un déséquilibre excessif.
Dans le cas d'amplificateurs en push-pull asso- ciés à des circuits de contrôle à action reversée, le fait que ces résisteurs rendent l'élimination du circuit de con- trôle ordinaire et le filtrage entre les étages possible, est très avantageux en ce sens que le temps d'attaque du circuit de contrôle est diminué, étant donné que les fil- tres susdits retardent nécessairement la formation du po- tentiel de contrôle dans le condensateur 16.
Comme les niveaux, auxquels les actions de limi- tation et de coupure des pointes commencent à s'exercer, sont déterminés par les polarisations sur le redresseur 17 et sur les tubes la et 13, il est nécessaire pour que le circuit fonctionne¯convenablement que ces polarisations
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soient maintenues entre des limites voisines l'une de l'au- tre. Quand, comme d'habitude, le voltage de la source d'é- nergie n'est pas constant, le voltage redressé doit être réglé avec précision par des moyens appropriés.
Lorsque l'impédance des tubes 4 et 5 est subite- ment augmentée par l'action du limitateur, il y a une aug- mentation subite correspondante des potentiels des plaques de ces tubes, en sorte qu'une onde longitudinale est trans- mise par les condensateurs 33 et 34'aux grilles des tubes 10 et 11.
Si cette onde est d'une amplitude suffisante pour rendre les grilles positives, elle produit un dérange- ment indésirable dans le débit, et en pareils cas, les bo- bines de retard 37 et 38 peuvent être connectées sur les entrées des tubes 10 et 11, comme représenté,afin de ré- duire cet effet dans la mesure nécessaire. un
Bien que ce système ait été décrit comme système dans lequel le limitateur fonctionne pour contrôler la sor- tie ou débit pour toutes les entrées, à l'exception de gran- des pointes très subites, il est évident que les niveaux auxquels les aotions de limitation et de coupure des poin- tes commencent à l'exercer, peuvent être différents suivant ens exigences du cas particulier considéré.
En outre, en donnant aux condensateurs 18 et 19 et au résisteur 59 as- socié au redresseur des valeurs aussi grandes que possible et à la capacité du condensateur 16 une valeur aussi fai- ble que possible, le temps d'attaque du limitateur peut être rendu très court.
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