Brevet FR2135076A1 — publié le 19721215

L'invention concerne un transformateur d'entrée de préamplificateur pour très faibles signaux comportant un circuit magnétique réalisé avec un pot en ferrite et un blindage en matériau magnétique entourant le transformateur. On appelle très faible signaux, des signaux fournis par exemple par un détecteur de rayonnement infra-rouge ayant un niveau de quelques nanovolts par cycle de bande et à amplifier par un préamplificateur dans une bande passante de 300 Hz à 200 KHz. L'utilisation d'un transformateur élévateur à l'entrée du préamplificateur permet de diminuer le facteur de bruit du préamplificateur. Mais il faut prêter une attention particulière à empeAcher que des champs magnétiques alternatifs extérieurs ne viennent créer dans les bobinages du transformateur des signaux parasites plus importants que le signal utile. Ces champs magnétiques extérieurs sont notamment à la fréquence du secteur et de ses harmoniques. On a constaté que malgré l'utilisation pour le circuit magné tique du pot en ferrite entourant complètement les bobinages et malgré la réduction au minimum de l'entrefer résiduel entre les deux demi-coquilles- du pot par un surfaçage optique des surfaces en regard, on n'obtient pas uneréduction suffisante des signaux parasites qui peuvent avoir encore un niveau supérieur de 30 à 40 dB au niveau du signal utile. Ceci est db principalement au fait que le flux des champs magnétiques extérieurs n'est pas homogène et qu' un flux parasite résultant se trouve créé dans le noyau central autour duquel sont disposés les bobinages. Une solution pour résoudre cette difficulté consiste à entourer le transformateur d'un blindage en matériau magnétique de haute perméabilité, en mumétal par exemple, de façon à canaliser entièrement le flux des champs magnétiques parasites. Mais cette solution n'est valable que pour autant que le matériau magnétique du blindage ne se sature pas sous lteffet des champs magnétiques extérieurs, ce qui peut conduire à des épaisseurs importantes pour un blindage en mumétal ou à l'utilisation de plusieurs enveloppes concentriques formant blindage et constituées chacune de matériaux magnétiques différents. Ces solutions sont onéreuses. L'invention fournit une autre solution moins conteuse pour le blindage du transformateur selon laquelle on cherche à rendre pratiquement homogène le flux magnétique entourant le transformateur. Conformément à l'invention, un transformateur d'entrée-de pré amplificateur pour très faibles signaux comportant un circuit magnétique réalisé avec un pot en ferrite et un blindage en matériau magnétique entourant le transformateur est caractérisé en ce que le blindage est réalisé par deux demi-coquilles en ferrite formant une cavité à l'intérieur de laquelle est enfermé le transformateur, les deux demi-coquilles du blindage se joignant en un plan perpendiculai- re au plan de jonction des deux demi-coquilles du circuit magnétique du transformateur. La description suivante en regard des dessins annexés le tout donné à titre exemple non limitatif fera bien comprendre commentl'invention peut entre réalisée. La figure 1 montre schématiquement une coupe d'un transformateur non muni de blindage, avec circuit magnétique réalisé au moyen d'un pot en ferrite formé de deux demi-coquilles 1 et 2. La Coupe est faite selon un plan passànt par l'axe da pot. Le bobinage 3 du transformateur est disposé autour du noyau central du pot. Entre les deux demi-coquilles 1 et 2, sur leur plan de jonction P, lten- trefer E est réduit au minimum par surfaçage optique des surfaces en regard des deux demi-coquilles.Malgré cela, un flux de champ magnétique alternatif extérieur non homogène, dirigé par exemple selon les lignes de forceshl, h2, h3... etc., peut produire dans le noyau central un champ résultant induisant dans le-bobinage 3 un signal parasite qui peut 8trie beaucoupplus important que le signal utile. On a représenté sur la figure 1, des lignes des forces hl, h2, h3 qui ont une direction générale perpendiculaire au plan P con tenant ltentrefer E. Clest le cas où le champ résultant dans le noyau central risque dîeAtre le plus élevé. La figure 2 représente le transformateur de la figure 1 muni d'un blindage conforme à llinvention. Dans cet exemple de réalisation le blindage présente, comme le circuit magnétique du transformateur, une forme extérieure cylindrique et la figure représente une coupe de l'ensemble selon un plan contenant les axes concourants et perpendiculaires des deux cylindres. Conformément à l'invention, le blindage est réalisé par deux demi-coquilles 4 et 5 en ferrite formant une cavité 6 à l'intérieur de laquelle est enfermé le transformateur, ces deux demi-coquilles se joignant en un plan Q perpendiculaire au plan de jonction P des deux demi-coquilles du circuit magnétique du transformateur. Les champs magnétiques alternatifs extérieurs non homogènes entourant le blindage sont dirigés selon les lignes de forces hl, h2, h3... etc. On a représenté ici ces lignes de force avec une di rection générale perpendiculaire au plan Q de jonction des deux demi-coquilles du blindage. Clest la direction selon laquelle, à cause de ltentrefer F entre les deux demi-coquilles du blindage, risque d'etre créé le flux de champ magnétique résultant le plus élevé dans l'épaisseur du blindage et dans la cavité du blindage. Effectivement, en présence de champs magnétiques extérieurs non homogènes représentés par hl, h2,... h), il se produit un flux magnétique résultant homogène dont la plus grande partie est canalisée dans l'épaisseur du blindage suivant par exemple les lignes de force H1, H2 et dont une petite partie est dérivée à travers le volume restant dé la cavité vers le circuit magnétique du transformateur, déterminant dans celui-ci un flux magnétique homogène suivant les lignes de forces Hall, H'2. Grtce à cette disposition, le flux magnétique résultant que l1on ne peut éviter dans le blindage et dans la cavité, à cause de l'entrefer F du blindage est rendu pratiquement homogène au voisinage de l'entrefer E du transformateur ; en effet les distorsions de champ magnétique qui peuvent se produire au voisinage de l'entrefer F du blindage sont pratiquement sans action sur le champ au voisinage de l'entrefer E, du fait que ces deux entrefers contenus dans deux plans perpendiculaires sont les plus éloignés possible pour un encombrement de l'ensemble déterminé. Le flux magnétique homogène représenté par les lignes de fome H'1 et H'2 et circulant dans la partie extérieure du circuit magnétique du transformateur, crée deux composantes égales et de mme valeur au droit du noyau de ce circuit magnétique et leur résultante est nulle. De ce fait, aucune tension n'est susceptible d'8tre induite dans le bobinage du transformateur. On a obtenu de cette manière, pour la fréquence de 50 Hz et pour les harmoniques impairs de cette fréquence gtnants jusqu'à 950 Hz, une atténuation des signaux électriques parasites supérieure à 100 dB. I1 est possible également pour accrottre encore la protection du préamplificateur contre les champs extérieurs parasites, d'enfermer à l'intérieur du blindage agrandi du transformateur toute la partie électronique du préamplificateur. REVENDICATIONS 1 - Transformateur d'entrée de préamplificateur pour très faibles signaux comportant un circuit magnétique réalisé avec un pot en ferrite et un blindage en matériau magnétique entourant le transformateur, caractérisé en ce que le blindage est réalisé par deux demi-coquilles en~ferrite formant une cavité à l'intérieur de laquelle est enfermé le transformateur, les deux demi-coquilles du blindage se joignant en un plan perpendiculaire au plan de jonction des deux demi-coquilles du circuit magnétique du transformateur. 2 - Préamplificateur pour très faibles signaux comportant un transformateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses circuits électroniques sont contenus dans le blindage du transformateur.