<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à des circuits amplificateurs à semi-conducteurs et plus particulièrement à un procédé de neutralisation des effets de la capacité interélectrodes dans des dispositifs amplificateurs semi-conducteurs.
Lors de l'utilisation de dispositifs amplificateurs à cristaux
<Desc/Clms Page number 2>
semi-conducteurs, dénommés généralement transistors et bien connus à présent en électronique, l'on rencontre certains problèmes de montage très semblables à.certains problèmes de montage soulevés par l'utilisation d'amplificateurs de puissance à tubes triodes sous vide. L'un de ces problèmes provient des effets indésirables de la capacité interélectrodes existant à la fois dans les triodes sous vide et les transistors triodes.
Dans les amplificateurs à triodes, particulièrement ceux fonctionnant en amplificateurs de puissance en haute fréquence, la capacité interélectrodes peut permettre une transmission directe d'énergie de signal, entre les électrodes d'entrée et de sortie du dispositif amplificateur,,suffisante pour produire une réaction d'une amplitude telle que, si elle est positive ou rétroactive, des oscillations spontanées apparaissent dans le circuit ou, si elle est négative ou contre-réactive, le gain du circuit est fortement réduit.
Un procédé utilisé pour compenser les effets de la capacité interélectrodes dans les tubes sous vide consiste à introduire, au moyen d'un circuit extérieur par rapport au dispositif amplificateur, une énergie de signal égale en amplitude mais de phase opposée à l'énergie transmise entre les électrodes par la capacité interélectro, des. Le même procédé de neutralisation par réaction en phase inverse a été appliqué à des circuits amplificateurs à transistors. L'un de ces circuits de neutralisation utilisé à présent dans des amplificateurs à transistors utilise un réseau série à condensateurs et résistances connecté entre l'électrode de sortie du dispositif amplificateur et l'enroulement primaire du transformateur d'entrée de l'étage amplificateur.
Dans ce système de la technique antérieure, afin que l'énergie de réaction neutralisante annule les effets de l'énergie de réaction transmise directement entre les électrodes du/dispositif amplificateur, le circuit de neutralisation doit retransmettre une tension à l'enroulement primaire du transformateur qui, lorsqu'elle sera induite dans l'enroulement secondaire de celui-ci, apparaîtra
<Desc/Clms Page number 3>
sous la forme d'une tension d'amplitude égale mais de phase opposée par rapport à la tension de réaction transmise par la capacité inter- électrodes.Par conséquent, -le rapport de transformation de tension du transformateur et la résistance série inévitable de l'électrode d'entrée,
tout comme la valeur de la capacité interélectrodes du dispositif amplificateur doivent tous être pris en considération lorsqu'on détermine les valeurs appropriées des éléments pour le circuit de neutralisation. Par exemple, si le rapport de transforme-' tion en tension du transformateur d'entrée est égal à "a", c'est-à-di re que Vp/Vs = a, la tension de neutralisation renvoyée au primaire du transformateur.doit-être égale à "a" fois la tension à. neutraliser dans le circuit de l'enroulement secondaire du transformateur. Ceci nécessite que la réactance de la capacité de neutralisation soit éga le à "a" fois la réactance capacitive interélectrodes.
Etant donné que la capacité est inversement proportionnelle à sa réactance, la capacité de neutralisation doit être égale à la capacité interélectrodes divisée par "a".
Un autre facteur est le fait que, bien que par une connexion appropriée du transformateur, la phase de la tension de réaction passant par le transformateur puisse être rendue opposée à celle de la tension de réaction passant par la capacité interélectrodes, le déphasage dû à la résistance inévitable de l'électrode d'entrée doit être.pris en,considération. Ainsi, une résistance de valeur égale à "a" 'fois la résistance série de l'électrode d'entrée doit apparaître dans le circuit de neutralisation afin d'obtenir une tension de neutralisation déphasée de 180 exactement par rapport à la tension à neutraliser, au point du circuit où cette tension doit être neutralisée, c'est-à-dire le fil de l'électrode d'entrée du dispositif amplificateur.
Etant donné que la capacité interélectrodes est en général comprise entre 10 et 100 picofarads, l'on peut aisément se rendre compte qu'avec un transformateur dans lequel le rapport de transformation en tension est de 5 à 20, un condensateur de très
<Desc/Clms Page number 4>
/doivent/ petite valeur et une résistance de très grande valeur / être uti- lisés en série dans le circuit de neutralisation afin d'obtenir l'ef- fet désiré. Bien qu'un condensateur de petite valeur semble être un avantage, il se révèle souvent être beaucoup plus difficile de contrôler les très petites quantités de puissance nécessaires dans un tel circuit de réaction parce que les petites capacités parasites qui peuvent exister entre les fils et le châssis ou la masse ont un effet relativement important.
Pour les raisons indiquées ci-avant, il est bien souvent désira- ble d'utiliser un condensateur de valeur plus élevée dans le circuit de réaction négative. Un condensateur de plus grande valeur peut être utilisé si le réseau de réaction est connecté entre l'enroulement secondaire du transformateur de sortie de l'étage et l'électrode d'entrée du dispositif amplificateur. Lorsqu'on utilise une telle disposition, la capacité de neutralisation aura une valeur égale à "a" fois la capacité interélectrodes et la valeur de sa résistance série sera égale à la résistance de l'électrode d'entrée divisée par "a". Ainsi, la valeur du condensateur de neutralisation est augmentée et le niveau de la puissance de réaction est tel. que son contrôle est beaucoup plus aisé.
Toutefois, ce circuit entratne très fréquem- ment une charge excessive du circuit de sortie de l'amplificateur et la plus grande valeur et le coût plus élevé du condensateur de réaction rendent ce circuit indésirable.
Dans'le circuit de neutralisation de la présente invention, le réseau de réaction est connecté entre un enroulement secondaire du transformateur de sortie du circuit amplificateur et l'enroule- ment primaire du transformateur d'entrée du circuit amplificateur.
Un tel circuit de neutralisation nécessite moins de puissance et un condensateur de plus faible valeur que le circuit décrit en dernier lieu et cependant le niveau de puissance est tel que le signal de réaction puisse être aisément contrôlé.
Un but de la présente invention est par conséquent de procurer
<Desc/Clms Page number 5>
un moyen pour la neutralisation des effets de la capacité interélectrodes dans des dispositifs amplificateurs à transistors suivant lequel la puissance utilisée pour la neutralisation n'est pas tellement élevée que le circuit de sortie du circuit amplificateur soit excessivement chargé mais n'est pas toutefois si faible que son contrôle soit difficile.
Un autre but de la présente invention est de procurer des moyens pour neutraliser les effets de la capacité interélectrodes dans des dispositifs amplificateurs à transistors suivant lesquels l'élément capacitif du circuit de neutralisation a une valeur suffisamment grande pour que les effets de la capacité paraiste du circuit amplificateur soit négligeable et que cet élément soit cependant suffisamment.petit pour que sa dimension et son coût ne soient pas excessifs.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après,donnée à titre non limitatif et en se référant aux dessins annexés dans lequel :
La figure 1 est un schéma d'un circuit amplificateur à transistors typique comprenant le circuit de neutralisation suivant la présente invention.
La figure 2 est un schéma du circuit de la figure 1 dans lequel le dispositif amplificateur à transistors a été remplacé par son circuit équivalent'.
La figure 1 représente un circuit amplificateur à transistors typique, ainsi que le circuit de neutralisation suivant la présente invention, les connexions de polarisation en courant continu et les éléments de celles-ci ayant été éliminés dans un but de simplification. Dans le circuit représenté, la tension de signal provenant de l'étage amplificateur précédent est envoyée à la borne 1 de l'enroulement primaire 2 du transformateur d'entrée 3 et transmise à l'électrode d'entrée 4 du dispositif amplificateur à transistors 5, grâce à la connexion de l'électrode 4 avec l'enroulement secondaire
<Desc/Clms Page number 6>
6 du transformateur de couplage 3.Par suite de l'impédance d'entrée relativement faible et de l'impédance de sortie élevée des amplifica- teurs à transistors,
les transformateurs de couplage utilisés généra- lement sont du type abaisseur de tension. L'électrode du dispositif amplificateur commune à la fois au circuit d'entrée et de sortie porte la référence 7 et est mise à la masse. L'électrode de sortie 8 est connectée au transformateur de couplage 9 du circuit de sortie en une borne 10 de l'enroulement primaire 11. La sortie de signal amplifiée envoyée à l'étage amplificateur suivant est obtenue à par- tir de l'enroulement secondaire 12 du transformateur de couplage, à la borne 13. Le.réseau de neutralisation, formé par le condensa- teur de neutralisation 14 et la résistance 15,est connecté entre la borne 13 de l'enroulement secondaire 12 du transformateur de sortie et la borne 1 de l'enroulement primaire 2 du transformateur d'entrée.
A la figure 2, l'on a à nouveau représenté le circuit de la fi- gure 1, mais avec le dispositif amplificateur remplacé par son cir- cuit équivalent afin de montrer les résistances inévitables 4', 7' et 8' des trois électrodes 4, 7 et 8, respectivement et les capacités ' interélectrodes 16. Les autres éléments de la figure 2 portent les mêmes références qu'à la figure 1.
A la figure 2, le circuit de réaction d'énergie'produisant les effets indésirables dans le cir- cuit amplificateur part de l'électrode de sortie 8, passe par la capacité interélectrodes 16 et la résistance 4' de l'électrode d'en- trée pour se.terminer au fil 17 de l'électrode d'entrée. La résis- tance 8' de l'électrode de sortie peut être ignorée lorsqu'on consi- dère ce circuit de réaction, parce que sa résistance est élevée par comparaison avec la réactance capacitive interélectrodes et son effet en connexion parallèle avec la capacité 16 est insignifiant.
Le circuit de réaction d'énergie de neutralisation, à la figure 2, part de l'électrode de sortie 8 du dispositif amplificateur, passe par le transformateur de sortie 9, le condensateur de neutralisation 14 et la résistance 15 puis par le transformateur d'entrée 3 et finit
<Desc/Clms Page number 7>
à l'électrode d'entrée 4. L'impédance de ce circuit de neutralisa- tion doit être telle qu'il produise une réaction de tension de neutra- lisation apparente entre lès électrodes de sortie et d'entrée 8 et
4 du dispositif amplificateur 5 égale et opposée à la tension de réaction produite par le dispositif amplificateur.
Afin d'obtenir cette tension de réaction, l'impédance du circuit de neutralisation doit introduire dans la tension de réaction le même déphasage que l'impédance de réaction interélectrodes, plus 180 .Les transforma- teurs sont connectés de telle sorte que l'un d'eux, et peu importe lequel, produise le déphasage désiré de 180 / Ainsi, il est unique- ment nécessaire que le rapport entre la réactance de la capacité de neutralisation 14 et la résistance de la résistance de neutralisa- tion 15 soit égal au rapport entre la réactance de la capacité in- terélectrodes 16 et la résistance 4' de l'électrode d'entrée (Xn/Rn= Xf/Rf).
Ainsi, si le rapport de transformation en tension des transformateurs d'entrée et de sortie 3 et 9 est a1 et a2,res- pectivement, la valeur exacte pour l'impédance du circuit dé neutra- lisation sera a2 fois l'impédance de réaction interélectrodes du dispositif amplificateur divisée par al (Zn = a2Zf/a1).
Etant donné que la phase de la tension de neutralisation doit être la même que la phase de la tension neutralisée, la résistance du circuit de neu- tralisation doit être égale à a2 fois la résistance 4' de l'électro- de d'entrée divisée par a1 (Rn= a2Rf/a1) et la réactance capacitive du circuit de neutralisation doit être égale à a2 fois la réaotance capacitive interélectrodes divisée par al (Xn= a2Xf/a1) ou la ca- pacité de neutralisation 14 doit être égale à a1 fois la capacité interélectrodes 16 divisée par a2 (On = alOf/a2). Lorsque les va- leurs des éléments du circuit de neutralisation de la présente in- vention sont dans les rapports indiqués ci-avant avec l'impédance interne du dispositif amplificateur, la neutralisation désirée est produite.
L'on a donc décrit un circuit de neutralisation pour amplifi-
<Desc/Clms Page number 8>
cateur à transistors dans lequel la puissance nécessaire pour neu- traliser l'amplificateur n'est pas tellement élevée qu'elle charge le circuit de sortie de façon excessive ni tellement faible qu'elle soit difficile à contrôler et dans lequel la dimension du condensa- teur de.neutralisation n'est pas tellement grande qu'elle soit en- combrante et incompatible avec les autres éléments du circuit à transistors habituellement réduit, ni tellement petite que la capa- cité parasite du circuit amplificateur produise des effets notables.
Bien que le circuit de neutralisation suivant la présente inven- tion ait été représenté en rapport avec un amplificateur à transis- tors dans lequel l'émetteur est l'électrode commune aux circuits d'entrée et de sortie, il est également applicable à d'autres types de circuits amplificateurs à transistors. Il doit être entendu que limitée la présente invention n'est en aucune façon/aux formes de réalisa- tion ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Circuit amplificateur comprenant un dispositif amplificateur, un.transformateur d'entrée, un transformateur de sortie et un système de neutralisation de réaction, caractérisé en ce que ledit système de neutralisation comprend des moyens destinés à fournir l'énergie de signal provenant de l'enroulement secondaire dudit transformateur de sortie à 'l'enroulement primaire dudit transformateur d'entrée, ladite énergie ayant une amplitude et une phase telles qu'elle annule les effets- de toute énergie de signal transmise directement entre les électrodes de sortie et d'entrée dudit dispositif amplificateur par la capacité interélectrodes dudit dispositif.