Brevet FR2002992A1 — publié le 19691107

Dans les appareils de mesure alimentés par exemple par des batteries, en cas de fonctionnement sur de longues durées la tension d'alimentation peut varier de façon imnortante, suivant la charge de la source de tension. nn a effectué une stabilisation de ces tensions variahles habituellement à l'aide de diodes de Zener ou de dispositifs analogues.Comme le facteur de stabilisation d'un montae à diodes de Zener de ce genre est donné essentiellement par le quotient de la résistance dynamique des diodes de Zener par la valeur d'une résistance en série, et que lesdites diodes de Zener doivent être traversées par un courant toujours supérieur à un seuil déterminé, il est exigé que la valeur de ladite résistance en série dépasse toujours une valeur minima déterminée (pour une valeur minima de la tension d'alimentation fixée). D'autre parti la valeur de la résistance en série est déterminée par le courant dans l'appareil d'utilisation, si bien que la tension d'alimentation elle-même ne doit pas tomber en dessous d'une valeur minima déterminée.Si l'on doit cependant stabiliser des tensions inférieures à cette valeur minima, on ne peut le faire qu'au prix d'une réduction du facteur de stabilisation et du rendement du circuit stabilisateur. Le dispositif selon la présente invention permet par contre de stabiliser des tensions à l'aide d'un amplificateur à transistors, et même des tensions inférieures à ces valeurs minima ; il permet d'autre part d'obtenir un facteur de stabilisation et un rendement beaucoup plus élevés que les circuits stahilisateurs équipés de diodes de Zener ou de dispositifs analogues. La présente invention concerne un dispositif pour stabiliser des tensions à l'aide d'un amplificateur à transistors, caractérisé par le fait qu'une tension non stabilisée est appliquée à deux diviseurs de tension montés en parallèle l'un sur l'autre, le premier étant constitué par deux résistances et le second par un amplificateur comportant au moins un transistor, avec ses résistances de collecteur et d'émetteur, et que la tension de base dudit transistor est prélevée sur la prise du premier diviseur de tension, la tension stabilisée étant prélevée entre le collecteur du transistor et l'extrémité de sa résistance d'émetteur, opposée audit transistor. Le dispositif stabilisateur selon la présente invention fonctionne de la façon suivante : une variation de la nolarisation de la base du transistor amplificateur, qui est produite par une variation de la tension non stabilisée, et que ledit transistor amnlificateur multiplie par son gain et déphase, compense la variation de la tension pour l'appareil d'utilisation, qui est étalent produite par la variation de la tension non stabilisée Au lieu d'un amplificateur à transistors à un seul étage, on peut aussi employer des amplificateurs à transistors à plusieurs étages.La tension pour l'appareil d'utilisation peut être pré- levée, dans ce cas également, entre le collecteur et l'extrémité de la résistance d'émetteur du dernier transistor amplificateur opposée à ce transistor. Si le gain du dispositif varie sous l'influence de la température ambiante, il est aisé de compenser son influence. On peut recourir pour cela à la réalisation suivante de l'invention : la résistance du premier diviseur de tens ion, sur laquelle est prélevée la tension de polarisation de la base du transistor amplificateur, est divisée en deux rés-is- tances en série, dont l'une est variable en fonction de la température. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif stabilisateur selon la présente invention. tJn appareil d'utilisation, représenté par une résistance R5, prélève un courant déterminé Jv sur le montage illustré sua la figure unique du dessin annexé, la chute de tension stabilisée, U2, aux bornes de ladite résistance R5, ne devant pas devenir inférieure à une valeur déterminée.La valeur de la tension base-émetteur, IJRE, du transistor amplificateur T, qui correspond à son point de fonctionnement, est choisie de manière que ledit transistor soit traversé par un courant prédéterminable Suc A cetí effet, on dimensionne un diviseur de tension, qui est constitue par deux résistances R1 et R2, et auquel est appliquée la tension non stabilisée U1 (tension d'alimentation), de façon que, quand la tension d'alimentation U1 varie de ttJl, la tension de pqlari sation de base U1, prélevée au point A, varie de la quantité #U'1 donnée par la relation suivante :: La tension U2 varie alors de la quantité M12, , par l'intermédiaire d'un second diviseur de tension, constitué par-la- -résistanc-e - dynamique interne, R. du transistor amplificateur T, par ses résistances de collecteur Ps et d'émetteur R4, et par la résistance de charale R5, montée en parallèle sur T et R4 (on ne tient nas compte de l'action réductrice du transistor amplificateur T).L'impédance dynamique interne RiT du transistor amplificateur T est en général notablement supérieure à la résistance de charge R5, Si bien que la variation de tension AU2, est donnée par la relation I1 convient de remarquer que la variation de la tension U2 de la quantité #U'2 a lieu dans le même sens que la variation de la tension lll de la quantité AU1. La variation de la tension de polarisation de base aU1' doit être alors amplifiée et déphasée par le transistor amplificateur T, de telle manière que la variation de tension AU2, et la variation de tension amplifiée V.AIJ1, se compensent (V étant le gain).On doit avoir la relation suivante #U'2 + V. #U'1 = 0. (3) Le déphasage résulte de ce que la tension amplifiée V. AU1, est prélevée sur le collecteur du transistor amplificateur T. La relation (3) peut être satisfaite grâce à un choix approprié de la valeur de la résistance d'émetteur R4. On peut déduire mathématiquement une équation de définition, qui ne sera pas indiquée de façon détaillée, pour la valeur du gain V, à partir des valeurs des résistances de collecteur R3 et d'émetteur R4, ainsi que des paramètres du transistor amplificateur T. On peut satisfaire à la relation (3), au niveau des circuits, à l'aide de la valeur déterminée. La puissance N1 reçue par le circuit stabilisateur et l'appareil d'utilisation est donnée par le produit de la tension d'alimentation U1 par la somme du courant Ic traversant le transistor, du courant traversant le premier diviseur de tension, polarisant la base, Ib, et du courant dans l'appareil d'utilisation Iv. La puissance N2 recue par l'appareil d'utilisation est donnée par le produit de la tension U2 par le courant dans l'appareil d'utilisation Tv. Le rendement du dispositif peut être déterminé par le quotient de la puissance recue par l'appareil d'utilisation, N2, par la puissance totale fournie, N1. Par rapport aux dispositifs utilisés jusqu'à présent, le dispositif considéré à titre d'exemple de réalisation, permét d'obtenir un rendement multiplié par au moins 2,5 ,et un facteur de stabilisation S multiplié au moins par 4, ce facteur de stabilisation S étant donné par le quotient de la variation tU1 de la tension d'alimentation U1, par la variation dU2' de la tension aux bornes de la résistance de charge R5. Le facteur de stabilisation S peut dépendre des variations de la température ambiante ; si cette dernière est cependant constante, il reste lui-même constant. Les variations du facteur de stabilisation S sont conditionnées par le fait que le gain V du transistor amplificateur T varie avec la température (il augmente en même temps qu'elle). Fn raison de la très faible valeur de la tension d'alimentation U1 du transistor amplificateur T, il n'est cependant pas possible de stabiliser le gain V par contre-réaction. C'est pourquoi, dans une forme de réalisation particulière du dispositif selon la présente invention, on compense les variations du vain en fonction de la température en divisant la résistance R2 du premier diviseur de tension, constitué par les résistances R1 et R2, en deux résistances indépendantes, R2t et R2", cette dernière étant variable. La résistance R2" peut être dans ce cas par exemple une résistance à coefficient de température négatif. R F V F N D T C A T I O S 1. Dispositif pour stabiliser des tensions à l'aide d'un amplificateur à transistors, caractérisé par le fait qu'une tension non stabilisée est appliquée à deux diviseurs de tension montés en parallèle l'un sur l'autr-e, le premier étant constitué par deux résistances et le second par un amplificateur comportant au moins un transistor, avec ses résistances de collecteur et d'émetteur, et que la tension de base dudit transistor est prélevée sur la prise du premier diviseur de tension, la tension stabilisée étant prélevée entre le collecteur du transistor et l'extrémité de sa résistance d'émetteur, opposée audit tran sister. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'amplificateur à transistors comporte plusieurs étages, la tension pour l'appareil d'utilisation étant prélevée sur son dernier étage. 3. Dispositif suivant la revendication 1 etjou la revendication 2, caractérisé par le fait que la résistance du premier diviseur de tension,sur laquelle est prélevée la tension de polarisation de la base du transistor amplificateur, est divisée en deux résistances en série, dont l'une est variable.