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L'invention concerne un montage à semi-conducteurs, sensible à la phase, à grande résistance à la source et à faible écart de zéro pour le redressement correct en signe et en amplitude de tensions (ou courants) continues vibrées ou autrement modulées dans des amplificateurs de tension (ou courant) continue.
Il est connu d'utiliser, dans le redressement sen- sible à la phase, des modulateurs en anneau et des modulateurs équilibrer; mais on utilise aussi dans ce but des valves à commande directe (par exemple des triodes). Le principe fonda- mental de tous ces agencements est l'emploi d'une tension de comparaison ou de commande de même fréquence que la tension de signal,qui, règle la conductibilité du redresseur d'une façon ou d'une autre (principe de la fréquence porteuse).
Dans ces agencements connus, les redresseurs comman- dés en dépendance du circuit du signal n'exécutent que des fonctions de commutation, et pourraient aussi bien être rem- placez par des agencements électromécaniques. Ils n'influencent pas la résistance à la source de tout l'agencement (abstrac- tion faite des portes de transformation) et ne conviennent pas, du point de vue du problème qui se trouve à la base de l'invention.
Le but du montage suivant l'invention est de procu- rer une sortie d'amplificateurs de courant continu travaillant avec des vibreurs ou analogues, de telle sorte que le courant de sorti du montage soit autant que possible indépendant de la nature et du nombre des dispositifs d'utilisation placés à sa suite.
C'est ainsi par exemple qu'un système international qui fixe les valeurs d'adaptation des dispositifs de réglage
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et des transformateurs de mesure pouvant 8tre'moni)&eme dea tranaforna%eura meaure pouvan% ',.... :"j;> .1 c a '11npos6.;:. que le courant de sort'a de l' ag*"4"'if, f,ue' ' ; #" J . ;.1{; c."".( \5 '},..' ..;>f tion soit au maximum de 5 mA et indépendant de '1&:, "-' ',f.';\ . %.,x,=.ß ;'<!1. de la résistance dé charge dans les limites -de 0 "'.ï -. ruz '\lf' J'..1 t"";': .;; Le problème proposé à résoudre par 1 ; . " . - ' ''i''''''-''j- .... ", siste à créer une très grande résistanae . .a esor'é;rl's": ¯ redressement sensible à la phase. Les ecigenttes .u:''-!éne.'¯.¯ .:?!: ."...1: ,;....,,t..., .
J')"² ! international précité sont assurées avec un écart d.Î f'ax-'erèm-,", ple 1%, lorsque la résistance à la source a une valéi=,l*', F '" r '\ "'rf't; ,)5=.1 l'ordre de 200 K. ", >, '"i,.;",l' '. ,.: .., .1") ..." a Si cette résistance à la source devatt .1.' sée exclusivement par une résistance ohmique n', s'iséY' ' -- 'y le dispositif d'utilisation, le rendement du railâ'éi= n . <.. '\?? " .- sensible à la phase serait seulement"," en rejÚ\r'1::út :qÜa \\" b.'Cfri6' a ' ' les tensions rendues ainsi nécessaires dépassen:i'$n. )g4): '' \ 1. . '\ <Of- ' i... les possibilités des éléments semi-conducteurs 1ii9c1èiies';.,':" >=;,.;=.±;;.".Q.;-j
Si la résistance à la source exigée devait être
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" 'h -'1; i, , , obtenue seulement à l'aide d'un montage éçuilibécépsnd&rit.' 1,,;,,..¯g=.j;
,'$''" du oourant de sortie, il faudrait compter avec des degrés d'é- quilibrage très variables, suivant la résistance de charge se* trouvant dans le circuit de sortie. Dans ces conditions, il faut s'attendre à des phénomènes d'instabilité ou/la grands changements dans le comportement statique ou dynamique du dis- positif. Dans beauoouo de cas, -notamment lorsque! faut assu- rer la séparation galvanique des grandeurs d'entrée et de sortie, l'emploi direct d'un montage équilibré est de toute im- façon/possible.
Suivant l'invention, ce problème est résolu en ap- pliquant à l'émetteur et à la base de chaque fois un transie- tor, en opposition de phase, la tension du signal sous forme de deux tensions alternatives en passant par leur résistance à la source naturelle'ou aussi chaque fois par une résistance
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extérieure supplémentaire. Deux tensions de comparaison qui sont calculées de manière à pouvoir, indépendamment de la chute de tension en passant par la résistance de charge commune, reprendre le courant de signal fourni à l'émetteur, sont ap- pliquées en phase chaque fois en série avec une résistance" de charge commune à la branche base-collecteur des transistors protégée par une diode.
Les diodes doivent empêcher la sollicitation de la diode base-collecteur des transistors dans le sens passant; leur-orientation dans le circuit est, par conséquent, opposée à la diode base-collecteur. La fonction du montage est assu- rée aussi lorsque la base et l'émetteur des transistors sont excitée en phase par la tension de signal et que les tensions de comparaison sont appliquées en opposition de phase aux ba- ses des deux transistors.'
Le montage suivant l'invention a l'avantage que, dans des amplificateurs de courant continu suivant le princi- pe de la fréquence porteuse, il devient possible d'opérer un redressement sensible à la phase en satisfaisant aux exigences de résistance à la source élevée à des conditions de coût dé- fendables.
Les effets de l'invention sont l'indépendance du comportement dans le temps des grandeurs de sortie par rapport à la charge, et l'absence d'influence naturelle des disposi- tifs d'utilisation montés à la suite, dans des limites très étendues avec une dépense relativement réduite d'énergie et de moyens de commutation.
L'invention sera décrite plus en détail ci-après sur un exemple de forme de réalisation. Sur les dessins : - figure 1 représente un montage redresseur à une voie, sensible à la phase, utilisant des triodes commandées; - figure 2 est une indication pour le remplacement des tubes montrés à la figure 1 par des transistors et des diodes;
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- figure 3 représente le montage suivant l'invention, pour le redressement sensible à la phase, à grande résistance ? à la source; - figure 4 représente la combinaison de deux monta- . ges de la figure 3, suivant l'invention.
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A la figure 1, on a reprsenté*fpour l'expliquer : encore, le processus de redressement sensible à la phase: Les signes indiquent des polarités instantanées et servent simple- ment à caractériser la situation de phase des diverses tensions l'une par rapport à l'autre. La tension de signal de l'enrou- lement 2 appliquée au tube 1 provoque, pendant une demi-période,' l'arrivée de courant dans la résistance de charge 3 suivant
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i" J ... \ 1 ! f le sens de la flèche, car la polarité de la tension,d8'comga-t raison des enroulements 4 le permet. Par le tube 5, il ne peut s'écouler de courant à cause de la polarité de la teriti:1..on de. <" , .¯ """(. .. l ""."" "'",::. J ! "..t.. '\ "... . signal sur les enroulements 2.
Dans la prochaine demi):ér,1Ód..'' '''<"'' ... ;" 1 ..."'{ -* ' j J" ' les deux tubes 1 et 5 sont bloqués par la tension àêôò/Q9,a-' raison négative des enroulements 4, appll:quée au ;ïlé., 8.1 ; s F
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la situation de phase de la tension de signal éur è8 Óu- ; ,
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lements a, ou des tensions de comparaison sur les .GnruJ..emet, .. - ;:¯: nt,'. 's ., '.1 4 s'inverse, le tube 5 serait conducteur et le courait; continu J ...'\.. '''',<''''4''. ' y ..." pulsé. s'écoulerait dans le sens de la flèche en :PÓ.nt11&;, 'h.\ ;:.¯t -( \?'L':''," . r:.{.} Dans ce montage suivant la figure 1, Iel{9--êüx'st'"'¯." ternes de tubes pourraient, sans changement de principe 3'tre,:',::> ""4:
"".,7'"""," '''-f ","1"'/''''.,..'7 '.". remplacés chacun par un transistor avec chaque fois? io.n<diode en série,suivant la figure '";",;,,-t''':':':s,';'i!:t'.:';jV.'4,:.:\ L'invention part du fait que le taïâe:.#Ctï6knW - "... ,).::.t' -.:Y'; -'::;;,;-':"'J.';"," tionne comme valve commandable, à la man1èra a f,.úr' 5tt8:ÜïC];;: ':'t '- .. . .'..'C'" ',' .. c;. i-'...1L -:<\...: <,¯ -Y <. ': C .'. ironique (figure 2) lorsqu'on intercale une d 8.daha\..
''-'' '< '-'t...!.l ' le circuit du collecteur, de sorte à emp8cher;aM$ëJ J;. ".-'"' t;:":<\t,.1<!I','1 <1 ," :&:f",IC-......-I>-'N.1:l;tl". ²!... -+"'" '\i'," branche 9, collecteur-diode, dans le pen/ ¯1'" binaison du transistor et de la diode e 4ëô";!ï:'p:, ,-:!, binaison ..... ''''.''l''tr:'" '':;}'' -''- ."t1.lJ opposition, au tube électronique 7, une valyé :ÓI!&1;: w . ., :'Ç'3,,'.. : "s .\.f"21.tr
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près idéale. L'invention part, en outre, du fait que la ca- ractériatique courant de collecteur-tension d'un transistor monté à base commune est une caractéristique de saturation nette.(To¯1/h22¯1 M Û), et en ce que le courant résiduel
22 d'un transistor employé de cette façon est notablement plus faible que celui d'un transistor à émetteur commun.
D'autre part, elle fait usage du fait que le courant d'entrée et le courant de sortie, d'un transistor monté à base commune sont à peu près égaux
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et en fait cela dépend dans une large mesure des propriétés d'amplification du transistor considéré. Les propriétés du montage suivant l'invention reposent donc sur l'utilisation simultanée et particulièrement bonne des propriétés de commun tation et d'amplification des transistors.
Figure 3 montre un montage construit sur ces princi- pes avec des transistors pnp 10, Il* La tension de signal sur les enroulements 12 avec la résistance 13 provoque dans l'é- metteur du transistor 10, au cours de la demi-période définie par les signes, un courant qui est repris presque complète- ment dans le circuit de collecteur du transistor 10, pour autant que la tension de comparaison sur les enroulements 14 soit suffisante pour que la chute de tension sur la résistance de charge 15 puisse être équilibrée. Le transistor 11 ne peut conduire aucun courant, car la polarité de la tension de si- gnal sur les enroulements 12 ne le permet pas. Pendant la prochaine demi-période, les deux diodes 16 interdisent le passage lu courant.
Si la situation relative de\phase,de la tension de signal et de la tension de comparaison sur les en- roulements 12 et 14 change de 180 , le transistor 11 reprend
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la tache de redressement et le sens des impulsions de courant continu s'inverse. Les condensateurs 17 servent à une correc- dans / tion de phase éventuellement nécessaire, car/tous les montages de ce genre, on suppose une situation de phase définie entre les tensions de signal et de comparaison (différence de.phase* de 0 ou de 180 ). Si la résistance de charge 15 est pontée pour le filtrage par un condensateur 18 représenté en pointillé le montage fonctionne avec une tension opposée.
Les deux transistors 10 et 11 peuvent maintenant conduire pendant un court laps de temps, ce qui fait apparat- tre une petite perte de rendement. Cet effet inattendu est annulé lorsqu'on applique comme tension de comparaison une tension ondulée aveo une amplitude supérieure à la tension opposée. On peut obtenir un effet analogue lorsqu'on augmente l'amplitude de la tension de comparaison sinusoïdale,
Le montage peut fonctionner aussi dans le sens delà solution du problème posé, si dans les deux systèmes de mon- tage suivant la figure 3, on change à la fois la situation de phase de la tension de signal sur les enroulements 12 et la tension de comparaison sur les enroulements 14.
Il est possible aussi, naturellement, de travailler avec une moitié seulement de l'agencement décrit, lorsque, dans un cas d'application spécial, il ne se présente que des signaux de même signe. La deuxième propriété importante des montages sensibles à la phase, leur effet, sélectif, reste maintenu. Des tensions perturbatrices à fréquence s'écartant de celle de la tension de comparaison ne sont pas redressées; ellesse manifestent par des changements de niveau et peuvent être supprimées par un filtre passe-bas à la sortie.
Il est possible, d'autre part, en superposant deux ou plusieurs de ces agencements buivant l'invention, d'obte- nir un redressement à deux ou à plusieurs voies, sensible à la phase, comme montré à la figure 4. L'avantage de cotte
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disposition réside dans l'amplitude plus faible et la fréquen- oe supérieure de la tension de bourdonnement, ainsi qu'à des fatigues moindres pour les éléments constructifs.
Comme on peut s'en convaincre en suivant les divers circuits, la fonction du montage suivant la figure 4 n'est assurée que lorsque la situation de phase des diverses ten- sions correspond aux signes indiqués près des enroulements.
Les avantages et les possibilités d'application du montage suivant l'invention, par rapport au système interna- tional dont question plus haut/seront exposés sur l'exemple offert par un appareil de mesure d'épaisseur fonctionnant avec des radioisotopes.
Comme la sensibilité de mesure d'un appareil de ce genre n'est, pour des raisons physiques, pas constante, on peut remédier à la situation par changement, en arrière, d'une résistance auxiliaire dans le circuit de sortie. On présuppose dans tous les cas une très grande résistance à la source afin que le changement de charge dans le circuit de sortie ne réagisse pas sur l'équilibrage, la stabilité et le comportement dans le temps du montage.
Si un redresseur à très grande résistance à la source fournit la grandeur de sor- tie d'un tel appareil de mesure, on peut amortir fortement par exemple un appareil de mesure monté dans le circuit, pour supprimer les changements de niveau statiques, sans que soient à crainde les répercussions sur le comportement dans le temps des régulateurs et autres dispositifs montés dans le même circuit.
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