Installation amplificatrice de courants électriques oscillatoires. La présente invention se rapporte à une installation amplificatrice de courants électri ques oscillatoires, comprenant au moins un tube thermoionique à électrode de commande, dont les circuits filament-plaque et filament- grille contiennent chacun le primaire respec tivement le secondaire d'un transformateur;
cette installation est caractérisée en ce que l'rrr) nu moins des rapports de transformation de ces transformateurs est calculé en fonction des constantes<I>ri, r2,</I> rs et r4 du tube, cons tantes définies par les relations<I>C et D</I> de la présente description, de façon telle que l'énergie qui traverse le transformateur soit maximum.
Le dessin ci-annexé se rapporte - à une forme d'exécution d'une installation selon l'invention.
La fig. 3 représente schématiquement cette forme d'exécution; la fig.4 en montre un détail.
Les fig. 1 et 2 concernent la théorie du fonctionnement de cette forme d'exécution. La lampe-relais 1 (fig. 1 et 2) comprend une plaque 2, une grille 3, et un filament 4 chauffé par une batterie 5. On applique entre la plaque et une borne du filament (la borne moins par exemple) la tension d'une pile G, soit à travers une résistance 7 directe ment (fig. 1), soit à travers le primaire d'un transformateur 8 dont le secondaire est fermé sur une résistance 7 (fig. 2).
La grille et le filament sont, d'autre part, reliés soit directement, soit par l'intermédiaire d'un transformateur aux bornes de la source contenant la force électromotrice infiniment petite à déceler.
On va dans ce qui suit établir d'abord les équations du courant-grille et du courant- plaque dans le cas d'une tension alternative infiniment petite introduite dans le circuit grille-filament. Ces équations sont indispen sables à connaître pour réaliser rationnelle ment la construction des amplificateurs avec lampes.
On définira les potentiels V sur la plaque et v sur la grille par rapport à une borne du fila ment (par exemple par rapport au pôle moins).
Le courant i sur la grille est fonction de <I>v</I> et de<I>Y.</I> Quai=/'<I>(v,</I> V). Autour d'un point de fonctionnement défini par les potentiels Vo, vo, correspondant à un courant continu io sur la grille, on a:
EMI0002.0002
Les dérivées
EMI0002.0003
sont faciles à dé terminer expérimentalement. Elles sont don nées par la courbe du courant grille en fonc tion de v pour un potentiel Vo donné sur la plaque, et par la courbe du courant grille en fonction de V pour un potentiel vo donné sur la grille. L'inverse de ces dérivées a les dimensions d'une résistance. On posera
EMI0002.0004
L'équation (1) s'écrit dans ces conditions
EMI0002.0005
Le courant I dans la plaque est à son tour une fonction de V et de v.
On a 1= F (V, v). On peut répéter pour I ce qui a été dit au sujet du courant i. Autour d'un point de fonctionnement, défini par les mêmes potentiels Vo et vo sur la plaque et sur la grille et correspondant à un courant Io sur la plaque, on a
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<B>(92)</B> <SEP> <I>'ai <SEP> ai,</I>
<tb> <I>v= <SEP> vo</I>
<tb> Les <SEP> dérivées <SEP> <I>-a <SEP> y</I> <SEP> et <SEP> <I>@ <SEP> v</I> <SEP> sont <SEP> faciles <SEP> à <SEP> dé- terminer expérimentalement. Elles sont don nées par la courbe du courant plaque en fonction de V pour un potentiel vo sur la grille et par la courbe du courant plaque en fonction de v pour un potentiel Vo sur la plaque.
L'inverse de ces dérivées a encore les dimensions d'une résistance. On posera- <B><I>191</I></B><I> (D)</I> _@ <I>- 1</I><B>(_ai</B> @ <I>- 1</I> @@V V= <B>Va</B> rg Vü 71=2o r4 L'équation (2) s'écrit dans ces conditions
EMI0002.0015
En régime variable, supposons que (v-vo) soit une tension alternative infiniment petite Zc et (V Vo) une tension alternative U; alors i-io deviendra un courant alternatif j .
et (1-Io) un courant alternatif J, et on aura pour la lampe-relais les équations
EMI0002.0023
On obtiendra une deuxième équation en considérant le circuit extérieur plaque-filament.
Si l'on intercale une résistance R directe ment dans le circuit plaque-filament, on aura, en désignant par E la force électromotrice de la pile
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<I>E-IR <SEP> = <SEP> V</I>
<tb> soit <SEP> <B><I>El <SEP> _(1=10)</I></B><I> <SEP> R-I0R <SEP> = <SEP> ( <SEP> V- <SEP> Vo) <SEP> --E--</I> <SEP> Vo
<tb> soit <SEP> <I>%-I.R-r <SEP> ô <SEP> = <SEP> U+ <SEP> JR</I> Le premier terme est nécessairement nul puisque pour le point de fonctionnement con sidéré on a, par hypothèse <B><I>El</I></B><I> -Ion = Vo</I> On aboutit donc à l'équation U+JR=0 Si on suppose que la résistance R est intercalée avec l'interposition d'un transforma teur parfait (courant magnétisant nul, capa cité des enroulements nulle, fuites nulles, pertes nulles), on aboutit à la même équation.
La chute de tension introduite par le trans formateur est, en effet, due à la circulation dans la résistance R d'un courant alternatif hJ <I>en</I> désignant par K le rapport du nombre de spires du transformateur dans le circuit filament-plaque au nombre de spires dans le circuit de la résistance. 0 a donc: U+ K=JR <I>= 0</I> Dans le cas du transformateur, il existe seulement la différence que la tension E de la pile correspond à la tension Vo sur la plaque.
En reportant la résistance R, dans tous les cas, sur le circuit primaire de la lampe, les équations fondamentales de la lampe deviennent:
EMI0002.0034
Si la résistance R est purement non -in ductive, les vecteurs j, ic, <I>U</I> et J sont né cessairement en phase et le système d'équa tions II correspond au système suivant:
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On appellera effet-relais le rapport entre l'énergie libérée sur le circuit plaque-filament dans la résistance R et l'énergie fournie et consommée dans le circuit grille-filament.
L'effet-relais correspond au rapport
EMI0003.0007
On trouve facilement
EMI0003.0008
Il y a, en général, une valeur de .B, que l'on désignera par R optimum, qui donne une valeur maximum pour l'effet-relais. On trouve
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Si l'on utilise un transformateur, on choi sira un transformateur de rapport de trans formation K déterminé par l'équation A sui vante:
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On trouve, d'autre part, en se reportant au système d'équations III que la résistance apparente Y du circuit grille-filament est
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Si la source qui produit la tension u a une impédance Z, on devra prendre, pour alimenter le circuit grille-filament, un trans formateur élévateur de tension dont le rapport de transformation k sera déterminé par l'é quation B suivante
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De cette façon, on retirera de la source la puissance maximum.
On devra veiller à ce que la capacité de l'enroulement secondaire du transformateur ne soit pas telle que, pour la fréquence du courant considérée, elle tende à mettre cet enroulement en court-circuit en le fermant sur une capacitance plus petite que Y: On suppose dans ce qui précède que la capacité représente une impédance notable ment plus grande que Y.
En ce qui concerne la constitution des transformateurs eux-mêmes, on se rapprochera des conditions théoriques indiquées plus haut: 1 En utilisant un volume de fer suffisant et des tôles de haute perméabilité pour la réduction du courant magnétisant.
2 En intercalant l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire l'un dans l'autre, pour réduire les fuites.
3 En utilisant des tôles au silicium, d'é paisseur réduite, ou du fer recuit dans le vide pour la réduction des pertes.
4 En réduisant la capacité des enroule ments par rapport à la masse.
b En réduisant la capacité distribuée de l'enroulement, soit en faisant en sorte que le produit de la résistance et de la capacité par unité de longueur du fil secondaire et primaire soit aussi faible que possible.
Les deux dernières précautions ont pour but d'éviter la déformation de la parole lorsqu'if s'agit-d'Ün amplificateur téléphonique.
Dans le cas de la haute fréquence, on pourra constituer les bobinages primaires et secondaires en plusieurs couches successives distantes de plusieurs millimètres pour réduire la capacité entre couches. Chaque étage pourra comporter deux couches de fil semblable montées en parallèle pour réduire la résistance de l'enroulement sans en augmenter la capacité.
Dans le système d'équations II, on a d'abord supposé que la résistance 1R était non-inductive, mais on peut imaginer -que R représente en toute généralité une résistance inductive et résoudre le système d'équations par les imaginaires d'après les procédés de calcul connus, en traitant<I>u, j,</I> T%, T, comme des vecteurs pouvant comporter un certain déphasage entre- eux. Ce cas correspond à celui ou l'appareil d'utilisation est par exemple un téléphone récepteur.
La résistance d'utilisation considérée plus haut peut évidemment être constituée par le circuit grille-filament d'une deuxième lampe qui travaillera à son tour sur la résistance d'utilisation R proprement dite.
C'est ce que représente la fig.3. On aboutit alors à l'emploi de trois transforma teurs<I>Ti</I> T: Ts. Le premier transformateur est déterminé par la connaissance de l'impé dance Z de la source de courant contenant la tension 2c. Le transformateur T; est dé terminé par la connaissance de R optimum du premier tube et de F du second tube. On fera k.=R optimum<B>=</B><I>Y</I>.
On a déjà indiqué les moyens propres à réduire la capacité des enroulements. On doit égalen@ent prendre des précautions pour réduire les pertes dans le fer. Dans ce but, on adoptera de préférence la formé de circuit magnétique représenté par la fig.4. Cette forme de circuit magnétique, suivant laquelle le flux qui traverse une bobine centrale B se ferme de part et d'autre de cette bobine, est bien comme. Mais, en général, la section de fer du circuit magnétique en b et c étant prévue pour laisser passer la moitié du flux est seulement égale à la moitié environ de la section du circuit magnétique en a.
La disposition prévue consiste au contraire à faire les sections du circuit magnétique en b et c aussi grandes que possible (égale à la section en a ou même deux ou trois fois plus grande) de façon à réduire le plus possible la valeur de l'induction dans les parties du circuit magnétique extérieures de la bobine. Les pertes de ce fait sont beaucoup réduites; elles se concentrent surtout dans la partie du circuit magnétique située à l'intérieur des enroulements. L'aspect du transformateur devient ainsi assez spécial. La qualité des tôles employées est naturellement celle qui donne le moins de pertes par courants de Foucault et hystérésis. .
On a représenté sur la figure une bobine à plusieurs couches, la couche intérieure est de préférence rapprochée de la masse alors que la couche extérieure en est éloignée; de cette façon, la capacité, du bobinage par rapport à son support est réduite au minimum. La bobine B est constituée par des cylindres s'emboîtant les uns dans les autres de telle façon qu'il reste le plus d'espace vide possible entre les couches successives de la bobine. Le primaire de chaque transformateur sera de préférence constitué par la couche médiane de la bobine B.
Pour réduire la capacité entre spires suc cessives; on peut laisser un intervalle appré ciable entre fils en bobinant par exemple un fil de coton, de lin ou de scie intercalaire. La masse des transformateurs pourra être isolée en étant portée sur des rondelles d'é bonite ou de mica.