BE856508A

BE856508A - Montage d'amplificateur, a faible bruit et a resistance d'entree determinee

Info

Publication number: BE856508A
Application number: BE179110A
Authority: BE
Original assignee: Meys Rene Paul
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1977-07-05
Publication date: 1977-10-31

Description


  "Montage d'amplificateur, à faible bruit et à résistance d'entrée déterminée". 

  
La présente invention concerne un montage d'amplificateur, à faible bruit et résistance d'entrée déterminée, destiné en particulier à réaliser l'étage d'entrée d'un préamplificateur recevant le signal fourni par un lecteur de disques ou de bandes magnétiques, notamment d'un enregistreur à cassettes.

  
Par exemple, dans le cas d'une cellule magnétique de lecture de disques, la résistance d'entrée du préamplificateur

  
 <EMI ID=1.1> 

  
de lecture d'un enregistreur magnétique à 82 k "CL . 

  
 <EMI ID=2.1> 

  
résistance d'entrée trop élevée et l'on ajuste cette dernière en connectant une résistance de valeur appropriée entre l'entrée de cet amplificateur et la masse commune du circuit. Etant donné que souvent la résistance d'entrée de l'amplificateur lui-même

  
 <EMI ID=3.1> 

  
 <EMI ID=4.1> 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
connectée entre l'entrée de l'amplificateur et la masse commune produit un bruit thermique qui se superpose, avant l'amplification, au signal provenant du lecteur. Étant donné que ce signal est faible et que cette superposition à lieu avant toute amplification, on comprend qu'il s'agit d'une source de bruit importante dans les amplificateurs de ce type.

  
Le problème du bruit dans les cellules magnétiques de lecture de disques a été examiné par B.I. Hallgren dans un article publié dans le "Journal of the Audio Engineering Society" septembre 1975, volume 23, numéro 7, pages 546 à 552. Dans cet article on conclut que, dans des amplificateurs modernes, la majeure partie du bruit de fond à la sortie de l'étage d'entrée du. préamplificateur est due au lecteur et à la résistance d'entrée

  
de 47 k -CL connectée entre l'entrée de cet étage et la masse commune, dite aussi résistance d'amortissement ou de charge. Le problème se présente de façon analogue dans le cas d'une tête de lecture de bandes magnétiques. Evidemment, cette résistance d'amortissement peut être obtenue de diverses manières, en utilisant

  
par exemple, plusieurs composants résistifs connectés suivant

  
une configuration appropriée. D'autres éléments non résistifs .sont souvent connectés entre le lecteur et l'entrée de cet étage ainsi qu'entre cette entrée et la masse commune, afin d'ajuster la partie imaginaire de l'impédance d'entrée et/ou modifier la réponse de l'étage mais ils n'influencent pratiquement pas le bruit thermique.

  
Un but principal de l'invention est donc d'offrir

  
un montage d'amplificateur présentant un bruit de fond réduit et une résistance d'entrée déterminée et ceci de façon simple et économique. 

  
Ce but et d'autres sent atteints suivant l'invention en

  
ce que le montage d'amplificateur comprend un amplificateur à

  
gain négatif et résistance d'entrée plus élevée que celle désirée

  
et en ce qu'une résistance de valeur appropriée est connectée

  
entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur afin d'obtenir la résistance d'entrée désirée, ladite entrée de l'amplificateur recevant aussi le signal provenant du lecteur.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins.annexés, dans lesquels :  La figure 1 est un schéma illustrant un montage d'amplificateur pour lecteurs de disques ou de bandes magnétiques, typique de la technique antérieure. La figure 2 est un schéma d'un montage d'amplificateur pour lecteurs de disques ou de bandes magnétiques,suivant une forme de réalisation de l'invention.

  
La.figure 3 est un diagramme représentant la racine carrée de la densité spectrale de bruit, ramenée à l'entrée de l'amplificateur, pour une cellule magnétique de lecture de disques dans le cas d'un montage suivant la technique antérieure et d'un montage suivant l'invention.

  
La figure 4 est un diagramme représentant la densité spectrale de bruit à la sortie d'un enregistreur à bandes magnétiques dans le cas d'un montage suivant la technique antérieure et d'un  montage suivant l'invention.  La figure 5 est un schéma d'un montage d'amplificateur pour lecteurs de disques ou de bandes magnétiques, suivant une autre forme de réalisation de l'invention.

  
On a illustré très schématiquement à la figure 1 un montage suivant la technique antérieure pour un étage d'entrée d'amplification du signal provenant d'un lecteur de disques ou de

  
 <EMI ID=6.1> 

  
de tension 1 et une impédance interne équivalente 2. Un amplificateur 3, présentant .par exemple un certain gain négatif -A avec

  
 <EMI ID=7.1> 

  
entrée 4 au lecteur. Afin de réduire l'impédance d'entrée du

  
 <EMI ID=8.1> 

  
l'entrée 4 de l'amplificateur 3 et la masse commune 6 du circuit. Cette résistance 5 produit un bruit thermique représenté par un générateur de courant de bruit 7 en parallèle avec la résistance

  
5. Ainsi qu'on le sait, la valeur efficace au carré de ce courant est donnée, pour un certain intervalle de fréquences, par l'ex-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
5 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
fréquences considéré. Il apparaît ainsi à l'entrée de l'amplifi-

  
 <EMI ID=11.1> 

  
provenant du lecteur et qui est intégralement amplifié de même que le signal fourni par le lecteur.

  
Si l'impédance d'entrée de l'amplificateur est très

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
dans le cas d'une tête de lecture de bandes magnétiques.

  
 <EMI ID=15.1> 

  
de dégrader notablement le rapport signal/bruit à la sortie 9 de l'amplificateur 3 par comparaison . avec le rapport signal/bruit dû   <EMI ID=16.1> 

  
seul lecteur.

  
On a illustré très schématiquement à la figure 2 un montage, suivant l'invention pour un étage d'entrée d'amplification du signal provenant d'un lecteur de disques ou de bandes magnétiques. La différence entre ce montage et celui de la figure 1 consiste en ce que l'on a éliminé la résistance 5 et donc le générateur de courant de bruit 7 et en ce que l'on a connecté une autre résistance 8 de valeur. appropriée entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur, cette entrée recevant encore le signal provenant du lecteur. Les éléments analogues à ceux de la figure 1

  
 <EMI ID=17.1> 

  
rement présenter dans ce cas un gain négatif égal à -A avec A> 1 afin d'éviter des problèmes de stabilité et cet amplificateur 3 présente une résistance d'entrée plus élevée que celle désirée.

  
Suivant l'invention, afin d'ajuster cette résistance d'entrée de l'amplificateur à la valeur désirée, on connecte une résistance

  
8 de valeur appropriée entre l'entrée 4 et la sortie 9 de l'amplificateur 3. Si l'on admet que la résistance d'entrée propre à l'amplificateur est beaucoup plus élevée que celle désirée, on

  
 <EMI ID=18.1> 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
ce d'entrée désirée du montage d'amplificateur. La résistance 8 produit naturellement aussi un bruit thermique représenté par un générateur de courant de bruit 10: Le carré de la valeur effica-

  
 <EMI ID=20.1> 

  
 <EMI ID=21.1> 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
 <EMI ID=27.1>  

  
Si la résistance d'entrée désirée R. du montage est déterminée et si la résistance d'entrée propre de l'amplificateur 3 est très élevée par rapport à cette dernière,on.voit que

  
 <EMI ID=28.1> 

  
sissant A grand, on obtient une valeur de résistance R 8 grande et

  
 <EMI ID=29.1> 

  
 <EMI ID=30.1> 

  
 <EMI ID=31.1> 

  
et donc A = 99. Evidemment d'autres composants, en particuliers des composants non résistifs (dits réactifs) peuvent être insérés entre le lecteur et l'entrée 4 de l'amplificateur 3 ou entre cette entrée 4 et la masse commune 6 du montage, afin de modifier la partie imaginaire de l'impédance d'entrée du montage. Enfin il

  
y a parfois lieu de tenir compte de la résistance d'entrée de l'amplificateur 3 ou d'autres résistances parasites du lecteur

  
ou des conducteurs de connexion, en choisissant pour R une valeur un peu différente de R (1 + A) . De plus, suivant l'invention,on peut également réaliser l'amplificateur 3 à gain négatif en connectant en cascade deux amplificateurs stabilisés dont l'un présente un gain positif et l'autre un gain négatif. Ceci permet par exemple

  
 <EMI ID=32.1> 

  
positif en connectant en cascade à celui-ci un amplificateur à gain négatif et en connectant ensuite une résistance comme R entre l'entrée et la sortie.du.bloc de deux amplificateurs, après

  
 <EMI ID=33.1> 

  
entre 1 ' entrée et la masse commune du montage . Afin d'éliminer le supplément de gain provenant en de l'adjonction d'un 

  
 <EMI ID=34.1>  

  
 <EMI ID=35.1> 

  
mélioration attendue du rapport signal/bruit à la sortie de  l'amplificateur 3 suivant l'invention, on a mesuré la tension équivalente d'entrée du bruit se trouvant à la sortie d'un étage d'entrée d'un préamplificateur pour une cellule magnétique de lecture de disques. Les résultats sont illustrés sur le diagramme de la figure.3 dans lequel la fréquence en hertz ( Hz) est reportée sur l'axe des abscisses suivant une échelle logarithmique et la racine carrée de la densité spectrale de bruit équivalente à l'entrée sur l'axe des ordonnées en nanovolts par racine de 

  
 <EMI ID=36.1> 

  
spectrale de bruit présente dans un montage suivant la technique antérieure et la courbe 12 cette même allure lorsque l'on a éliminé

  
 <EMI ID=37.1> 

  
 <EMI ID=38.1> 

  
peut le remarquer, la densité spectrale de bruit équivalente est nettement moindre dans le cas de 1 ' invention ce qui correspond à un rapport signal/bruit amélioré à la sortie du montage. Le bruit encore présent dans le cas de l'invention provient pour

  
la majeure partie de la résistance interne du lecteur et de résistances parasites sur lesquelles on ne peut agir,

  
 <EMI ID=39.1> 

  
ficateur d'un étage d'entrée d'uh enregistreur à bande magnéti-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
très par le diagramme de la figure 4 dans lequel la.fréquence en

  
 <EMI ID=41.1> 

  
site spectrale de bruit à la sortie sur l'axe des ordonnées en

  
 <EMI ID=42.1> 

  
pond à la densité spectrale du bruit de sortie, la bande de l'en-

  
 <EMI ID=43.1> 

  
registreur étant arrêtée et l'enregistreur étant laissé dans son

  
 <EMI ID=44.1> 

  
 <EMI ID=45.1> 

  
 <EMI ID=46.1>  

  
aéré-un amplificateur suivant l'invention avec résistance

  
 <EMI ID=47.1> 

  
trée d'origine et on a connecté à la sortie de ce dernier un atténuateur pour compenser le supplément de gain. La courbe
14 correspond à la densité spectrale de bruit mesurée dans ce cas. Comme on peut le remarquer, on obtient une amélioration par rapport à la technique antérieure, cette amélioration est cependant moins nette que dans le cas d'une cellule magnétique de lecture de disques parce que la tête de lecture de bandes magnétiques présente plus de pertes que la cellule, c'est-àdire que.cette tête présente, en parallèle avec la résistance

  
 <EMI ID=48.1> 

  
magnétiques plus élevée que celle d'une cellule magnétique de lecture de disques.

  
D'un autre point de vue, on peut considérer que, suivant l'invention, l'ensemble de l'amplificateur à gain négatif et de la résistance connectée entre son entrée et sa sortie équivaut à une résistance produisant un bruit thermique plus faible qu'une résistance classique. Les bornes de cette résistance.équivalente sont l'entrée 4 de l'amplificateur à gain négatif et la masse commune 6 du circuit (figure 2). Cette propriété peut être exploitée de multiples façons suivant l'invention.

   Notamment, en peut connecter cet ensemble, équivalent à une résistance à faible bruit, entre l'entrée d'un préamplificateur à résistance d'entrée trop élevée et la masse commune du circuit afin d'ajuster la résistance d'entrée d'un tel montage à une valear désirée,- comme illustré à la figure 5 dans le cas d'un étage d'entrée d'un préamplificateur recevant le signal fourni par un lecteur de disques ou de bandes magnétiques .

  
Le lecteur est représenté par un générateur de tension 1 et son impédance interne 2. Le signal provenant du

Claims

<EMI ID=49.1>

lecteur est transmis à l'entrée 15 d'un préamplificateur 16

qui peut être indifféremment à gain positif ou négatif et qui présente une résistance d'entrée trop élevée par rapport à celle désirée.

Afin d'ajuster cette résistance d'entrée à la valeur voulue, on connecte entre l'entrée 15 du préamplificateur 16 et la masse commune 17 du montage, un ensemble faisant fonction de résistance à faible bruit. Cet ensemble est constitué par un amplificateur 18 à gain négatif, de préférence stabilisé, et par une résistance 19 connectée entre l'entrée et

la sortie de cet amplificateur 18. La connexion 20 permet de relier l'amplificateur 18 à la masse commune 17 du montage suivant l'invention. Etant donné que l'ensemble de l'amplificateur 18 et.de la résistance 19 ainsi reliés équivaut à une résistance à faible bruit connectée entre l'entrée 15 et la masse commune 17, il est évident que le rapport signal/bruit à la sortie 21 du préamplificateur 16 sera meilleur que si l'on avait connecté, entre l'entrée 15 et la masse commune 17, une simple résistance classique, de valeur correspondant à celle

de l'ensemble formé par l'amplificateur 18 et la résistance 19.

Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.

Revendications.

1. Montage d'amplificateur à faible bruit et ré-

<EMI ID=50.1>

l'étage d'entrée d'un préamplificateur recevant le signal fourni par un lecteur de disques ou de bandes magnétiques, notamment d'un enregistreur à cassettes, caractérisé e n c e qu'il comprend un amplificateur à gain négatif et résis-

<EMI ID=51.1>

tance d'entrée plus élevée que celle désirée et en c e qu'une résistance est connectée entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur, afin d'obtenir la résistance d'entrée désirée pour le montage, ladite entrée de l'amplificateur recevant aussi le signal provenant du lecteur.

2. Montage suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é e n c e que la valeur de la résistance placée entre l'entrée et la sortie est égale au produit de la valeur de résistance d'entrée désirée pour le montage par la valeur absolue du gain de l'amplificateur augmentée de un .

3. Montage suivant la revendication 2, c a r a c térisé en c e que la résistance placée entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur présente une valeur légèrement différente de celle suivant la revendication 2, afin de tenir compte des résistances parasites et de la résistance interne du lecteur.

4. Montage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé e n c e que la valeur de la résistance placée entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur est environ cent fois plus élevée que celle de

<EMI ID=52.1>

5. Montage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé e n c e que l'amplificateur à gain négatif est réalisé en connectant en cascade deux amplificateurs dont l'un présente un gain stabilisé . positif et l'autre un gain stabilisé négatif.

6. Montage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en c e que des éléments non-résistifs sont insérés entre le lecteur et l'entrée de l'amplificateur.

7. Montage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en c e que des éléments non-résistifs sont insérés entre l'entrée de l'amplificateur et une masse commune du montage.

8'. Montage suivant la revendication 1, caract é r i s é e n c e qu'il comprend un second amplificateur à résistance d'entrée plus élevée que celle désirée et recevant également à son entrée le signal provenant du lecteur, l'amplificateur susdit à gain négatif et à? résistance d'entrée plus élevée que celle désirée, avec une résistance connectée entre son entrée et sa sortie, étant relié, d'une part, par cette dernière entrée, à l'entrée du second amplificateur et, d'autre part, à une masse commune du circuit, la sortie du second amplificateur constituant la sortie du montage où apparait le signal provenant du lecteur après amplification.

9. Montage d'amplificateur à faible bruit et résistance d'entrée plus élevée que celle désirée, tel que décrit ci-avant et/ou illustré par les dessins annexés.