Brevet FR2028185A1 — publié le 19701009

45630l 1 2028185 L'invention concerne un amplificateur transistorisé à tension alternative à plusieurs étages, en particulier pour trans mission d'un signal de bande de fréquence fondamentale, tel qu'un signal de fréquence porteuse ou tin signal video, de préférence 5 pour une gamme de fréquence large avec une fréquence limite inférieure de quelques Hertz et moins, et une fréquence limite supérieure beaucoup plus élevée, telle que 10 MHz et plus; tous les étages de cet amplificateur étant couplés directement et une contre-réaction efficace aussi bien pour le courant continu que 10 pour le courant alternatif étant amenée de la sortie à l'entrée de l'amplificateur. Un amplificateur pour la transmission de signaux de bande de fréquence fondamentale doit satisfaire à deux conditions qui ne peuvent pas, sans difficulté, être remplies en même temps. 15 Ces conditions sont : l'absence d'une tension continue à l'entrée et à la sortie, et la transmission d'une bande de fréquence large avec une fréquence limite inférieure de quelques Hertz et moins et une fréquence limite supérieure beaucoup plus élevée, par exemple de 10 MHz et plus. Il est préférable de ne pas avoir 20 de tension continue à la sortie, parce que s'il y en avait une, cela produirait des perturbations lors de la commutation, par exemple sur un autre appareil sensible à une tension continue. Par exemple pour les systèmes à fréquence porteuse il se produit des craquements et pour les systèmes de transmission video des 25 variations de luminosité d'image gênantes. On obtient une entrée et une sortie sans tension continue par exemple en séparant l'amplificateur, de la source et de l'utilisation, au moyen de conden sateurs de couplage. Mais ceci a l'inconvénient suivant : pour les valeurs de résistances usuelles pour ces amplificateurs, à 30 l'entrée et à la sortie, par exemple 100 ohms, on ne peut obtenir sans dispositif supplémentaire qu'une fréquence limite inférieure d'environ 50 kHz à moins d'augmenter conéidérablement les valeurs des capacités des condensateurs de couplage. Mais on ne désire pas avoir des valeurs de capacité élevées pour les conden-35 sateurs de couplage parce qu'il se produirait à l'entrée des suroscillations lors du branchement à une tension continue, sans compter que de tels condensateurs sont très encombrants et peu maniables. Les amplificateurs avec une fréquence limite inférieure de 50 kHz ne conviennent qu'à la transmission de signaux de 40 fréquence porteuse mais ne sont pas utilisables pour la trans 69 45630 2028185 mission de signaux video et de conversation de service sans une conversion antérieure sur un canal BF. On est donc forcé pour la transmission de signaux video et de conversations de service d'utiliser un amplificateur conforme à celui décrit dans la demande 5 de brevet allemand mise à l'Inspection Publique sous le n° 1 244 868 qui transmet la bande de fréquence exigée mais dont la sortie comporte une composante de tension continue. L'invention a pour but de réaliser un amplificateur transistorisé à tension alternative, à plusieurs étages, pour la 10 transmission de signaux de fréquence porteuse et de signaux video, de préférence pour une bande de fréquence large avec une fréquence limite inférieure de quelques Herts et moins et une fréquence limite supérieure beaucoup plus élevée, par exemple 10 MHz et plus, dont l'entrée et la sortie ne comportent pas de tension continue. 15 On s'efforcera aussi de faire fonctionner 11amplificateur avec une tension d'alimentation unique, de préférence la tension d'alimentation normalisée de 24 V avec le pôle négatif à la masse. Conformément à l'invention ce problème est résolu grâce au fait que l'on prévoit aussi bien à l'entrée qu'à la 20 sortie de l'amplificateur, des condensateurs de couplage poùr empêcher le couplage direct par conduction de la source de signaux et de l'utilisation, et que la constante de temps de la capacité du condensateur de couplage prévu à l'entrée et de la résistance d'entrée de l'étage d'entrée de l'amplificateur est 25 sensiblement différente, de préférence d'un facteur 20 et plus, de la constante de temps de la capacité du condensateur de couplage prévu à la sortie et de la résistance de sortie de l'étage final de 1'amplificateur. Grâce à cette disposition, la suroscillation à la sortie, lors du branchement d'une tension continue 30 à l'entrée, est négligeable. Pour un amplificateur avec un branchement émetteur -base comme étage d'entrée et un branchement collecteur-base comme étage de sortie, il y a avantage à ce que la constante de temps du circuit d'entrée soit plus grande que la constante de temps 35 du circuit de sortie car ainsi on peut utiliser des condensateurs avec des capacités plus petites. S'il est prévu une résistance d'émetteur pour le transistor situé à l'étage d'entrée, on a avantage à amener, à cette résistance d'émetteur, une contre-réaction de la sortie de 40 l'amplificateur au moyen d'un circuit de contre-réaction et à 69 45630 3 2028185 constituer le circuit de contre réaction au moyen d'une résistance de contre-réaction (R^) et d'un circuit série à résistance et à capacîté(R0îCo) branché en parallèle sur la résistance R, & les valeurs des différents éléments sont telles que 1'augmenta- 5 tion d'affaiblissement provoqué par les condensateurs de couplage est compensée au moins partiellement pour les basses fréquences . Pour obtenir la linéarité de l'amplification dans la région de la fréquence limite supérieure, on prévoit en plus 10 un condensateur à capacité variable de quelques pF, en parallèle sur la résistance de contre-réaction R^. Puisqu'un déplacement du point de fonctionnement de l'étage d'entrée provoqué par des fluctuations de température amène une augmentation du niveau de bruit dû. à la distorsion, on 15 prévoit, pour fixer le point de fonctionnement du transistor d'entrée, un diviseur de tension de base qui comporte une diode polarisé dans le sens de conduction pour compenser la variation en fonction de la température, de la tension de seuil base-émetteur . 20 Pour obtenir un amorçage à allure largementapé riodique, les étages successifs de l'amplificateur dans le sens de la transmission sont couplés conductivement, soit directement, soit par l'intermédiaire de diodes Zener. On a avantage à court-circuiter la tension de souffle provoquée par les diodes Zener au 25 moyen de condensateurs en parallèle sur les diodes Zener. Il est nécessaire que les amplificateurs ayant une fréquence limite inférieure basse soient alimentés par une source de tension à faible résistance interne. On obtient ceci en ajoutant un circuit de filtrage avec des transistors dans le 30 branchement de la tension d'alimentation commune. On va expliquer plus complètement l'invention à l'aide des exemples de réalisation représentés au dessin annexé : La figure 1 est un schéma de principe de l'amplificateur conforme à l'invention. 35 La figure 2 est un autre exemple de réalisation particulièrement avantageux de lkmplificateur. L'amplificateur de la figure 1 comporte un étage d'entrée I, vin étage excitateur II et un étage final push-pull III. L'étage d'entrée I de 1'amplificateur comporte la résistance d'a-40 daptation RI, le condensateur de couplage d'entrée et le tran 69 45630 4 2028185 sistor Tsl avec la résistance de collecteur R4, la résistance d'émetteur R5 et le diviseur de tension de base avec les résistances R2,R3 et la diode Grl. L'étage d'attaque II avec le transistor Ts2, la résistance de base R6, la résistance d'émet-5 teur R7 et la résistance de collecteur Rc, est couplé par la diode Zener ZD1, shuntée par un condensateur C2, au collecteur du transistor Tsl. L'étage final III comporte les transistors complémentaires Ts3 et Ts4 en branchement collecteur-base, les résistances d'émetteur R9, RIO et la diode Zener ZD2 shuntée par 10 le condensateur C6 qui couple les deux transistors de l'étage final. L'entrée E est reliée par le condensateur à la base du transistor Tsl monté en émetteur commun. La résistance R^ sert à adapter la résistance interne de l'amplificateur à la 15 résistance interne Ri de la source de signaux 0. Le point de fonctionnement du transistor Tsl est stabilisé par la diode Grl fonctionnant dans le sens direct. Le collecteur du transistor Tsl est couplé à l'étage d'attaque II avec la base du transistor Ts2 au moyen de la diode Zener ZD1 fonctionnant dans le domaine 20 Zener grâce au courant de polarisation fourni par la résistance R6. La diode Zener ZD1 est shuntée par le condensateur C2 qui court-circuite la tension de souffle provoquée par la diode Zffier. Le transistor Ts2 est soumis à une contre-réaction par l'intermédiaire d'une résistance d'émetteur R7. Le collecteur du transis-25 tor Ts2 est couplé directement à la base du transistor Ts3 de l'étage III et au moyen de la diode Zener ZD2 à la base du transistor Ts4 de cet étage et il est relié à la masse au moyen de la résistance de charge de collecteur R8. La diode Zener ZD2 est shuntée à son tour par un condensateur G6. Les émetteurs des 30 transistors Ts3 et Ts4 sont couplés à la sortie A par les condensateurs C7 et G9. La résistance R13 adapte la résistance de sortie de l'amplificateur à la résistance interne R^ de l'appareil d'utilisation. A partir du po'nt commun des deux résistances de charge d'émetteur R9, RIO une contre réaction est transmise par 35 l'intermédiaire de la résitance de contre-réaction Rll et du circuit série R12,C3, à l'émetteur du transistor d'entrée Tsl. Dans le circuit émetteur de l'étage d'entrée I la tension de contre-réaction chute sur la résistance d'émetteur réelle R5 qui est découplée du condensateur de couplage d1entrép Cl. Le circuit 40 série R12,C3 du circuit de centre-réaction rend linéaire la va- 69 45630 5 2028185 riation de 11amplification en fonction de la fréquence pour les basses fréquences. La constante de temps du circuit d'entrée, résultant du condensateur de couplage d'entrée Cl et de la résistance d'entrée de l'étage d'entrée 1, est beaucoup plus grande 5 que la constante de temps du circuit de sortie, résultant des condensateurs de couplage de sortie C7 et C9 et de la résistance de sortie de l'étage final III, donc la suroscillation à la sortie A, lors du branchement d'une tension continue à l'entrée E, est négligeable. 10 La figure 2 montre un exemple de réalisation de l'in vention particulièrement avantageux. Dans ce circuit, pour augmenter l'amplification, on ajoute un étage d'amplification 17 entre l'étage d'attaque II et l'étage final III. L'étage d'amplification W avec le transistor Ts5 est monté à base commune, le 15 point de fonctionnement de cet étage est fixé par une diode Zener ZD3 fonctionnant avec courant de polarisation donné par la résistance R14. Les bornes collecteur-émetteur du transistor Ts5 peuvent être shuntées par un pont B, si l'amplification de l'ançli-ficateur à quatre étages est trop élevée dans certains cas. Con-20 trairement à 1'amplificateur de la figure 1, le réseau de contre-réaction R11,R12,C3 est encore shunté par tin condensateur C4 de capacité variable faible, de quelques pF, qui sert à améliorer l'allure de la fréquence dans la région de la fréquence limite supérieure. Le potentiomètre PI dans le diviseur de tension de 25 base (Pl,R2,R3,Grl) de l'étagel sert à fixer le point de fonctionnement de cet étage au souffle le plus faible. Pour diminuer la tension de souffle engendrée par les diodes Zener, les diodes Zener ZDl et ZD2 utilisées pour le couplage de l'étage sont à leur tour shuntées avec les condensateurs parallèles C2 30 et C6. En plus, à la sortie principale et découplée de celle-ci par les condensateurs Co et CIO se trouvent à l'étage final III une sortie de mesure B et une sortie de sélection C découplée par le condensateur Cil. Les résistances R13 et R19 à la sortie de mesure B et la résistance R 20 et R 21 à la sortie de sélection 35 C servent au réglage du niveau et à l'adaptation. Pour maintenir faible la charge de l'amplificateur à la sortie de sélection C on a ajouté encore tin translateur Tl. Pour filtrer la tension d'alimentation normalisée de -24 V par rapport à la masse à laquelle peuvent se superposer des perturbations provoquées par 40 d'autres appareils d'utilisation, on ajoute un circuit de fil- 45630 6 2028185 trage S, avec les transistors Ts6 et Ts7, dans le circuit d'alimentation commun des étages de l'amplificateur ce circuit .s de source de tension à faible résistance interne pour l'ampli;:i= cateur. Ce circuit de filtrage S comporte tin transistor ïsS comme élément variable série, sa base étant couplée au collecteur du transistor Ts7. La base du transistor Ts7 est polarisée par l'intermédiaire d'un diviseur de tension R16,R17 par une tension qui est filtrée par le circuit (R16,C12). La tension de polarisation est comparée avec la tension d'émetteur qui se trouve au. point milieu du diviseur Gr2,Rl5. Dans ce diviseur, on utilise une diode Gr2 pour compenser la variation avec la température du point de fonctionnement du transistor T,s7. BAD ORIGINAL 69 45630 7 2028185 REVENDICATIONS 1 - Amplificateur de tension alternative transistorisé à plusieurs étages, en particulier pour transmission d'un signal de bande de base, tel qu'un signal de fréquence porteuse 5 ou video, de préférence pour un domaine de fréquence large avec une fréquence limite inférieure de quelques Hertz et moins et une fréquence limite supérieure beaucoup plus élevée, telle que 10 MHz et plus, dans lequel tous les étages sont couplés directement et dans lequel une contre-réaction efficace aussi bien pour 10 le courant continu que pour le œurant alternatif est amenée de la sortie à l'entrée de l'amplificateur, caractérisé par le fait qu'aussi bien à l'entrée qu'à la sortie de l'amplificateur, on a prévu des condensateurs de couplage pour empêcher le couplage direct par conduction de la source de signaux et de l'appareil 15 d'utilisation et que la constante de temps résultant de la capacité du condensateur de couplage prévu à l'entrée et de la résistance d'entrée de l'étage d'entrée de l'amplificateur est sensiblement différente, de préférence d'un facteur de 20 et plus, de la constante de temps résultant de la capacité du ccJndensa-20 teur de couplage prévu à la sortie et de la résistance de sortie de l'étage final de l'amplificateur. 2 - Amplificateur suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la constante de temps du circuit d'entrée est plus grande que la constante de temps du circuit de sortie 25 de l'amplificateur quand l'étage d'entrée de l'amplificateur est un circuit émetteur-base et l'étage de sortie de l'amplificateur un circuit collecteur-base. 3 - Amplificateur suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est prévu une résistance d'émetteur pour 30 Ie transistor de l'étage d'entrée et que la contre-réaction est amenée de la sortie de l'amplificateur par l'intermédiaire d'un circuit de contre-réaction à cette résistance d'émetteur et que le circuit de contre-réaction qui consiste de préférence en une résistance et un circuit RC-série branché en parallèle sur cette 35 résistance, a une valeur telle que l'augmentation d'affaiblissement provoquée par les condensateurs de couplage soit compensé au moins partiellement pour les basses fréquences. 4 - Amplificateur conforme à la revendication 1 caractérisé par le fait que le circuit de contre-réaction est 40 shunté par un condensateur à capacité variable qui a me valeur b9 45630 2028185 telle que l'amplification a une variation linéaire en fonction de la fréquence dans la région de la fréquence limite supérieure. 5 - Amplificateur suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que pour fixer le point de fonctionnement du 5 transistor de 1'étage d'entrée on prévoit un diviseur de tension de base qui comporte une diode polarisé dans le sens direct pour compenser les variations de température. 6 - Amplificateur conforme à la revendication 1 caractérisé par le fait que pour coupler les étages de l'amplificateur 10 se succédant dans le sens de la transmission, on a prévu des diodes Zener qui sont shuntées par des condensateurs court-circuitant la tension de souffle des diodes Zener. 7 - Amplificateur suivant la revendication 1 caracté risé par le fait que dans le circuit d'alimentation commun aux 15 étages de l'amplificateur est inséré un circuit de filtrage qui constitue pour l'alimentation de l'amplificateur une source de tension de très faible résistance interne.