Brevet FR2007893A1 — publié le 19700116

Les amplificateurs de tension continue, qui sont stabilisés par l'emploi de découpeurs, présentent en général d'importantes constantes de temps, si bien que, après chaque surcharge, ils sont défaillants pendant une durée assez longue, 5 même si cette surcharge a été brèves Ceci est particulièrement gênant chaque fois que ces amplificateurs sont employés dans l'élément central du circuit d'entrée d'une installation de traitement de mesures, ou de conduite d'un processus, fonctionnant suivant le principe du multiplex à division du temps. Dans ce cas, 10 ces amplificateurs ont pour rôle d'élever les tensions délivrées par des capteurs, par exemple des couples thermoélectriques, auxquels ils sont connectés de façon cyclique, au niveau nécessaire pour commander les appareils montés à la suite, par exemple des convertisseurs analogique-numérique. Il est souvent impossible 15 d'éviter qu'un amplificateur incorporé dans une installation de ce genre ne soit brièvement surchargé lorsqu'il est connecté à des points de mesure, si bien que l'ensemble de l'installation est ensuite défaillant, en même temps que l'amplificateur, pendant une certaine durée, par exemple quelques secondes ou même 20 quelques minutes. Le montage selon la présente invention permet d'éviter la défaillance des amplificateurs en cas de surcharges. Pour cela il faut que l'impédance d'entrée et la dérive du zéro de l'amplificateur ne soient pas modifiées. La présente invention est fon-25 dée sur le fait que, en raison des bonnes propriétés inverses des transistors à effet de champ, et de la valeur élevée du rapport de leur résistance inverse à leur résistance directe, il est possible de monter des transistors à effet de champ dans le circuit d'entrée d'amplificateurs, sans abaisser leur impédance 30 d'entrée. La présente invention concerne un montage pour protéger un amplificateur contre les surcharges, caractérisé par le fait que 1'entrée de l'amplificateur est reliée à la prise d'un diviseur de tension, auquel est appliquée la tension de mesure, 35 et dont un élément est formé par au moins un transistor à effet de champ, ce dernier étant commandé par un discriminateur connecté à la sortie dudit amplificateur, de telle sorte que la tension de mesure soit appliquée pratiquement sans affaiblissement à l'entrée de l'amplificateur lorsque la tension de sortie 40 de ce dernier est comprise dans un intervalle déterminé, alors i 69 14248 2 $007893 que ladite tension de mesure est réduite par division à une valeur non dangereuse lorsque la tension de sortie n'est pas comprise dans cet intervalle. En cas de surcharge, la réponse de ce montage est rapide, et il empêche l'apparition de signaux trop 5 importants à l'entrée de l'amplificateur. Le transistor à effet de champ peut être alors monté en parallèle sur, ou bien en série avec l'entrée de ^amplificateur. Dans le premier cas, la résistance inverse du transistor à effet de champ doit être grande par rapport à 1'impédance 10 d'entrée de l'amplificateur, pour que cette dernière ne soit pratiquement pas modifiée par la mise en parallèle. Dans ce cas également, les variations de la résistance qui peuvent se produire en raison de variations de température, n'ont aucune influence sur la dérive du zéro. La valeur mesurée ne peut donc 15 pas être falsifiée. Une forme de réalisation particulière du montage selon la présente invention est caractérisée par le fait que le transistor à effet de champ est monté en série avec l'entrée de l'amplificateur, et qu'il est rendu conducteur lorsque la tension 20 de sortie de ce dernier est comprise dans l'intervalle déterminé, tandis qu'il est bloqué lorsqu'elle n'est pas comprise dans cet intervalle. Dans ce cas, la résistance inverse du transistor à effet de champ doit êtTe grande par rapport à l'impédance d'entrée de l'amplificateur, pour qu'il y ait une limitation effec-25 tive du signal d'entrée à l'état bloqué. Il est également possible de combiner entre elles les deux formes de réalisation mentionnées, de telle façon que les deux éléments du diviseur de tension soient formés par des transistors à effet de champ, commandés en opposition, l'un étant 30 bloqué lorsque l'autre est conducteur, et inversement. On peut également limiter à une valeur admissible . la tension d'entrée de l'amplificateur en prévoyant une contre-réaction de la sortie dudit amplificateur sur son entrée, et en insérant un transistor à effet de champ dans le circuit de contre-35 réaction. Ce transistor à effet de champ est commandé par un discrimina teur, connecté à la sortie de l'amplificateur, de telle sorte que ce discriainateur maintienne ledit transistor à effet de champ bloqué lorsque la tension de sortie de l'amplificateur est comprise dans l'intervalle déterminé, alors qu'il le rend 40. conducteur lorsque la tension de sortie n'est pas comprise dans 69 14248 3 2007893 cet intervalle. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation du montage selon la présente invention. 5 La figure 1 représente un montage dans lequel un transistor à effet de champ est monté en parallèle sur l'entrée d'un amplificateur. La figure 2 représente un montage dans lequel un premier transistor à effet de champ est monté en parallèle sur 10 l'entrée d'un amplificateur, tandis qu'un second transistor à effet de champ est monté en série avec cette entrée. La figure 3 représente un montage dans lequel un transistor à effet de champ est inséré dans une boucle de contre-réaction. 15 Sur la figure 1, 1 désigne un amplificateur à décou- peur, auquel une contre-réaction est appliquée par l'intermédiaire de deux résistances et Son entrée est connectée, à travers une résistance R^, à un capteur de mesures M, de résistance interne Ri. En parallèle sur son entrée est connecté 20 un transistor à effet de champ FET^, dont l'électrode de commande est reliée à un discriminateur D, qui a été encadré en traits mixtes. Ce discriminateur D comporte un transistor Tr, dont la base est reliée à la prise d'un diviseur de tension Rg, R^, inséré entre la borne de la sortie de l'amplificateur, qui n'est 25 pas reliée à la masse, et la prise d'un diviseur de tension Rg, Rp. L'émetteur du transistor Tr est relié d'une part, par l'intermédiaire d'une diode D2, de polarité identique à celle de la diode d'émetteur du transistor Tr, à la prise du diviseur de tension Rg, Rg, et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une diode 30 Dj, de polarité opposée à celle de la diode D2, à la borne de la sortie de l'amplificateur qui n'est pas reliée à la masse. L'électrode de commande du transistor à effet de champ FET^ est reliée au collecteur du transistor Tr et à sa résistance de collecteur Rg, à travers une résistance de limitation du courant, R^. Lors-35 que la tension d'entrée de l'amplificateur a une valeur normale, le transistor Tr et le transistor à effet de champ FET^ sont bloqués. Si la tension de sortie de l'amplificateur dépasse par valeurs positives la tension sur la prise du diviseur de tension 40 Rg, Rg, il y a également accroissement des potentiels de la base 69 14248 4 2007893 et de l'émetteur dudit transistor Tr. En raison de la division de tension produite par les résistances Rg et R7, le transistor Tr devient conducteur lorsque la tension de sortie de l'amplificateur 1 atteint une valeur déterminée. Le potentiel du collecteur du 5 transistor Tr s'élève, et le transistor à effet de champ FET^ devient conducteur, si bien que la tension délivrée par le capteur de mesures M est divisée dans le rapport (R^+Ri)/t^s, r^g étant la résistance entre le drain et la source du transistor à effet de champ FET^. 10 Si par contre le potentiel de la borne de sortie de l'amplificateur 1, qui n'est pas reliée à la masse, tombe à une valeur inférieure au potentiel de la prise du diviseur de tension Rg, Rg, le potentiel de la base du transistor Tr baisse également, alors que le potentiel de son émetteur reste prati-15 quement inchangé. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur 1 atteint une valeur déterminée, le transistor Tr, et par suite aussi le transistor à effet de champ FET^, deviennent conducteurs. Les seuils du discriminateur D sont fixés par le rapport des valeurs des résistances Rg et Rg, et par celui des résistances 20 Rg et R7> Sur la figure 2, 1 désigne également un amplificateur de tension continue, stabilisé grâce à un découpeur, D un discriminateur, et FET^ un transistor à effet de champ, qui est bloqué pour une tension de mesure de valeur normale, tandis 25 qu'il devient conducteur pour une tension de sortie de l'amplificateur non comprise dans l'intervalle déterminé. En série avec le transistor à effet de champ FET^, lui-même en parallèle sur l'entrée de l'amplificateur 1, est monté un second transistor à effet de champ FET2, qui est conducteur pour une tension de 30 sortie de l'amplificateur de grandeur normale, tandis qu'il est bloqué pour une tension de sortie plus grande. Par suite, les deux transistors à effet de champ sont commandés en opposition, et l'on obtient une différence particulièrement grande entre les valeurs du rapport de division du diviseur de tension, respecti-35 veinent pour une tension de mesure de valeur normale et pour une tension de mesure trop élevée. Il est aussi possible de renoncer au transistor à effet de champ FET^, et d'utiliser l'impédance d'entrée de l'amplificateur 1 comme second élément du diviseur de tension. 40 Dans le montage de la figure 3, un transistor à effet 69 14248 5 2007893 de champ FET^ est monté dans un circuit de réaction qui va de la sortie à l'entrée de l'amplificateur 1, ce transistor à effet de champ FETj étant également commandé par un discriminateur D, connecté à la sortie de l'amplificateur 1. Lorsque la tension de 5 mesure a une valeur normale, le transistor à effet de champ FETj est bloqué, si bien que la contre-réaction n'intervient pratiquement pas. Si par contre la tension de sortie de l'amplificateur 1 dépasse une valeur déterminée, le transistor à effet de champ FETj devient conducteur. La résistance du transistor à effet de 10 champ FETj est suffisamment grande pour que les variations de sa résistance inverse, qui peuvent se produire par suite de variations de la température, n'aient pratiquement aucune influence sur la stabilité du zéro et la précision des mesures. La résistance directe du transistor à effet de champ est par contre si faible 15 que la contre-réaction limite à une valeur non dangereuse la tension d'entrée de l'amplificateur. 69 14248 6 5007893 K REVEND ICATIONS 1. Montage pour protéger un amplificateur contre les surcharges, caractérisé par le fait que l'entrée de l'amplificateur est reliée à la prise d'un diviseur de tension, auquel est appliquée la tension de mesure, et dont un élément est formé par 5 au moins un transistor à effet de champ, ce dernier étant commandé par un discriminateur connecté à la sortie dudit amplificateur, de telle sorte que la tension de mesure soit appliquée pratiquement sans affaiblissement à l'entrée de l'amplificateur lorsque la tension de sortie de ce dernier est comprise dans un 10 intervalle déterminé, alors que ladite tension de mesure est réduite par division à une valeur non dangereuse lorsque la tension de sortie n'est pas comprise dans cet intervalle. 2. Montage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le transistor à effet de champ est monté en 15 parallèle sur l'entrée de l'amplificateur, et qu'il est bloqué lorsque la tension de sortie dudit amplificateur est comprise dans l'intervalle déterminé, tandis qu'il est conducteur lorsqu'elle n'est pas comprise dans cet intervalle. 3. Montage suivant la revendication 1 ou la revendi-20 cation 2, caractérisé par le fait que le transistor à effet de champ est monté en série avec l'entrée de l'amplificateur, et qu'il est rendu conducteur lorsque la tension de sortie de ce dernier est comprise dans l'intervalle déterminé, tandis qu'il est bloqué lorsqu'elle n'est pas comprise dans cet intervalle. 25 4. Montage pour protéger un amplificateur contre les surcharges, caractérisé par le fait qu'il comporte, inséré dans un circuit de contre-réaction allant de la sortie à l'entrée de l'amplificateur, un transistor à effet de champ, qui est commandé par un discriminateur, connecté à la sortie de l'amplificateur, 30 de telle sorte que ce discriminateur maintienne le transistor à effet de champ bloqué lorsque la tension de sortie dudit amplificateur est comprise dans un intervalle déterminé, tandis qu'il rend conducteur ledit transistor à effet de champ lorsque la-tension de sortie de l'amplificateur n'est pas comprise dans cet 35 intervalle. 5. Montage suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le discriminateur' renferme un transistor dont la base est reliée à un premier diviseur de tension, 69 14248 7 2007893 inséré entre la sortie de l'amplificateur et la prise d'un second diviseur de tension, qu'une première diode est insérée entre la prise du second diviseur de tension et l'émetteur du transistor, de manière à avoir la même polarité que la diode de l'émetteur 5 de ce transistor, qu'une seconde diode est insérée, de manière à avoir une polarité opposée à celle de la première diode, entre l'émetteur du transistor et la sortie de l'amplificateur, ou bien un point porté à un potentiel dérivé de la tension de sortie de l'amplificateur, et que la tension de collecteur dudit transistor 10 sert de tension de commande pour le transistor à effet de champ.