Brevet FR2179793A1 — publié le 19731123

La présente invention concerne un amplificateur pour circuits de commande et de régulation comportant une charge inductive, notamment un amplificateur de déviation pour tubes à rayons cathodiques déviés magnétiquement, comportant au moins deux étages partiels transistorisés commandés par le signal à amplifier, montés en parallèle ou en série et à la sortie desquelles est raccordée la charge inductive. Dans le cas de tubes à rayons cathodiques déviés magnéti quenent utilisés pour l'indication de données avec positionnement libre en x- et en y du rayon ou pour la représentation simultanée d'images de télévision et de données avec positionnement libre en x et en y du rayon pendant le mouvement rétrograde du rayon, il faut utiliser de fortes tensions dans les bobines de déviation lorsque de grandes vitesses de mouvement rétrograde du rayon sont exigées entre les différents signes donnés ou pour le retour à la ligne. I1 en est de même pour 30s servo-systèmes, par exemple lors qu'or moteur présentant en général une forte inductivité dans l'induit doit être ramené rapidement à une vitesse finale ou à une position déterminée et qu'en conséquence une forte tension dans l'induit est nécessaire pendant une courte période. Les amplificateurs établis en vue de ceB utilisations, et d'autres encore dans la technique de commande et de régulation, sont en général constitués par deux étages amplificateurs fon- tionnant en push-pull dont la tension d'alimentation est établie en vue de la grande vitesse de mouvement du rayon cathodique pendant son retour ou de la forte accélération d'un servo-moteur. En conséquence, pendant le mouvement rétrograde ou I'accélération, la tension d'alimentation est appliquée presque entièrement à la bobine de déviation ou à l'induit alors que, lors de l'écriture par lignes, plus des trois quarts de la tension d'alimentation ou lors du fonctionnement normal du servo-moteur une très grande partie de la tension d'alimentation tombe au droit de l'élément ant- plificateur, généralement constitué par un transistor, qui subit ainsi une perte de puissance considérable.Etant donné que cette dissipation de puissance (qui, de plus, se produit pendant toute la durée du fonctionnementA part de courtes interruptions qui dans le cas de display de rayon cathodiques représentent 20 ffi environ du temps total de fonotioneesent) peut être absorbée dans les cas les plus rares par un seul transistor, il est prévu, en géné- ral pour chaque étage amplificateur, plusieurs étages partiels transistorisés montés en série ou en parallèle, comportant un ou plusieurs transistors, ainsi que des mesures supplémentaires en vue d'évacuer la chaleur produite par l'effet Joule. Le but de l'invention est de permettre la réalisation d'un amplificateur pour circuits de commande et de régulation présentant une dissipation de puissance aussi faible que possible. Suivant l'invention, ce problème est résolu en partant de l'amplificateur précédemment décrit, du fait que pour alimenter les étages partiels transistorisés il est prévu des tensions d'alimentation de valeurs différentes ainsi qu'un dispositif destiné à mettre en action ou hors d'action uné partie des tensions d'alimentation ou des étages partiels transistorisés, en fonction de la rapidité de changement du signal à amplifier. Grâce à ces mesures, on obtient que la dissipation de puissance est réduite à peu près à un quart de la dissipation de puissance produite avec les amplificateurs connus. Mazant donné que dans les amplificateurs connus utilisés pour des displays de rayon cathodique qui permettent l'enregistrement d'images de télévision et de données, et nécessitent une tension d'anode de 20 XV il se produit une dissipation de puissance de 400 W environ, la dissipation de puissance est en conséquence réduite de 300 W à 100 w grace aux mesures prévues par l'invention. Il s'en suit qu'en n'augmentant le prix du.circuite façon insignifiante, les dispositifs destinés à évacuer la chaleur produite par l'effet Joule peuvent être considérablement simplifiés par rapport à ce qui est le cas avec les amplificateurs connus. C'est ainsi qu'il est possible de renoncer à prévoir des ventilateurs et des radiateurs de refroidissement. encombrants, ce qui n'a pas seulement une influence favorable sur le volume des amplificateurs, mais fait plus que compenser le prix élevé du circuit. Â cela vient s'ajouter que des transistors à faible dissipation de puissance admise sont moins onéreux que les transistors pouvant supporter de fortes charges, de sorte qu'en définitive, outre la faible dissipation de puissance, il en résulte l'avantage d'un abaissement non négligeable des frais de fabrieation Suivant un mode de réalisation préféré, comportant des étages partiels transistorisés montés en série, il est associé à un premier étage partiel transistorisé une première tension d'alimentation et au premier et au second étage partiel transistorisés une seconde tension d'alimentation légèrement plus élevée par rapport à la première, des moyens étant prévus afin qu'en cas de dépassement d'une vitesse de modification préalablement détermi noe du signal à amplifier, la première tension d'alimentation surit inopérante, la seconde entrant alors en action, et, lorsque la vitesse de modification prescrite ntest pas atteinte, la première tension devenant active et la seconde devenant inopérante. Dans le cas d'un tel amplificateur, la mise en action ou hors d'action des tensions d'alimentation ou des étages partiels transistorisés peut s'effectuer de manières différentes. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, la première tension d'alimentation est amenée par l'intermédiaire d'une diode au collecteur du premier étage partiel transistorisé reliée directement ou indirectement à l'émetteur du second étage partiel transistorisé, la seconde tension d'alimentation étant amenée di directement au collecteur du second étage partiel transistorisé, les bases des deux étages partiels transistorisés étant reliées l'une à l'autre par une source de tension constante et la base du premier étage partiel transistorisé étant reliée à la borne d'entrée de l'amplificateur par une autre source de tension constante Au lieu que ce soient les étages partiels transistorisés qui soient connectés aux sources de tension constante, la base du premier étage partiel transistorisé peut autre reliée directement à la borne (7) d'entrée de l'amplificateur et celle du second étage partiel transistorisé peut être reliée à la borne dtentrée de l'amplificateur par l'intermédiaire d'un comparateur, le signal à amplifier amené à la borne d'entrée étant comparé dans le comparateur avec une tension de référence, et le comparateur, lorsque le signal à amplifier est plus fort que la tension de référence, émet un signal de commande au second étage partiel transistorisé qui rend active la seconde tension d'alimentation, et inactive la première. Lorsque l'amplificateur est constitué par deux étages fonctionnant en push-pull, ce qui sera généralement le cas, chaque étage comporte an moins deux étages partiels transistorisés avec les tensions d'alimentation y associées. Le nombre des étages par tiers transistorisés dépend essentiellement de leur capacité de charge et peut être choisi librement sans inconvénient. Les dessins schématiques annexes montrent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de l'objet de l'invention. La fige 1 montre le schéma d'un amplificateur-déviateur fonctionnant en push-pull pour ube à rayons cathodiques. La fig. 2 est un schéma a -m étage d'un autre amplificateur déviateur fonctionnant en push-pull0 L'amplificateur de déviation fonctionnant en pupull comporte deux étages 1 et 2 dont chacun continent respectivement deux étages partiels transistorisés 3, 4 et 5,6. Chacun des deux étages 3 et 4 est constitué par deux transistors 7 et 8 du type npn et chacun des deux étages 5 et 6 par deux transistors pnp 9 et 10. Les émetteurs des deux étages 3 et 5 sont chacun raccordés par une résistance respectivement Il et 12 à l'une des bornes de la bobine de déviation 13, dont l'autre borne est appliquée au neutre. Les bases des deux étages partiels transistorisés 3 et 5 sont chacune reliées par l'intermédiaire d'une résistance additionnelle 14, 15 et d'une source de tension constante 16, 17 à la borne d'entrée 18 de l'amplificateur. Les collecteurs des étages partiels transistorisés 3 et 5 sont reliés d'une part aux émetteurs des étages 4 et 6 et d'autre part par l'intermédiaire des diodes 19 et 20 à la première tension d'alimentation U1 étant positive ou respectivement néga tive. Les étages partiels transistorisés 4 et 6 sont raccordés par leurs bases par une diode protectrice 21, 22, à une source de tension constante 23,24 qui est raccordée à la résistance additionnelle 14,15 des étages partiels transistorisés 3 et 5 et à une résistance 25,26 qui est appliquée à la seconde tension d'alimentation U2 étant positive ou respectivement négative. En ou- tre, à la tension d'alimentation U2 sont raccordés les collectelns des étages partiels transistorisés 4 et 6. Lorsque l'amplificateur est à l'état de repos, il n'arrive à chacun des deux étages partiels transistorisés 3 et 5 que la première tension U1, réduite de la tension des diodes 19 et 20; tandis qu'à chacun des deux étages partiels transistorisés 4 et 6 est appliquée une différence entre les deux tensions d'alimentation U1 et U2, augmentée de la tension des diodes 19 et 20. La tension d'alimentation U1 est établie de telle sorte qu'elle soit légèrement supérieure à la somme de la tension de commande appliquée à la bobine de déviation nécessaire pour l'inscription à vitesse normale, de la tension de passage aux-diodes 19 et 20, de la chute de tension se produisant aux étages partiels transistorisés 3 et 5 et de la chute- de tension se produisant aux résis tances 11 et 12.En outre, la somme des tensions fournies par les sources de tension constante 16 et 23 et celle des sources de tension constante 17 et 24 est très inférieure à la tension d'alimentation 51. On remarquera qu'au lieu des sources de tension constante, il est également possible d'utiliser des résistances et des sources de courant constant. Pendant l'inscription à vitesse d'écriture normale, seuls les étages partiels transistorisés3et 5 et la tension d'alimentation U1 associée à ex sont en action, tandis que les éta ges partiels transistorisés 4 et 6 se trouvent à l'état bloqué. En conséquence, la dissipation de puissance pendant l'inscription à vitesse d'écriture normale, est déterminée par la chute de tension se produisant aux étages partiels transistorisés 3 et 5, par la chute de tension se produisant aux diodes 19 et 20 fonctionnant dans le sens de conduction et par la chute de tension se produisant aux résistances 11 et 12, et par le courant qui passe à travers ces éléments. La dissipation de puissance qui en résulte est par conséquent beaucoup moindre que la dissipation de puissance se produisant dans les amplificateurs connus qui se situerait aux environs de 0,8 U2 et résulterait du courant traversant la bobine de déviation 13. Si la tension augmente à la borne d'entrée 18 de l'amplifi cafteur, les étages partiels transistorizés 3 et 5 sont excités. Dès que la tension d'entrée a atteint une valeur égale à la seconde tension d'alimentation 72 moins la chute de tension se produisant à la diode 19 ou 20 et égale à la tension de la source de tension constante 16 ou 17 la base de l'étage partiel transistorisé 3 ou 5 à laquelle est associée la résistance additionnelle 14 ou 15 se trouve au même potentiel que le collecteur du même étage partiel transistorisé. Il s'en suit que le potentiel à la base de l'étage partiel transistorisé 4 ou 6 est sensiblement phs élevé que celui à l'émetteur du même étage et que le courant de base peut passer par la diode protectrice 21 ou 22. les étages partiels transistorisés 3 et 5 sont alors excités.Si la tension continue d'augmenter à la borne d'entrée 18, les étages partiels transistorisés 3 et 5 continuent d'être excités, de sorte que le potentiel aux éietteurs monte de telle sorte que la diode 19 ou 20 est bloquée et que le courant de sortie fourni précédemment par la première source de tension d'alimentation par l'intermé- diaire de la diode 19 ou 20 est désormais prélevé sur la seconde source d'alimentation par l'intermédiaire de 11 étage partiel transistorisé 4 ou 6.Dans cet état, l'étage partiel transistorisé 3 ou 5 est presque complètement excités Un autre étage d'un amplificateur à déviation fonctionnant en push-pull comporte comme on voit à l'examen de la fig. 2 deux étages partiels transistorisés 27 et 28 dont chacun est constitué par un transistor npn 29 et 30 respectivement.Le collecteur du transistor 29 est appliqué à la seconde tension d'alimentation U2 et celui du transistor 30 est appliqué par l'intermédiaire d'une diode 33 à la première source de tension d'alimentation U1 et à isémetteur du transistor 2io La commande des étages partiels transistorisés 27 et 28 s'effectue directement par le signal à amplifier, en ce qui concerne l'étage partiel 27 et, en ce qui concerne l'étage partiel 28, par l'intermédiaire d'un comparateur 34+ Au comparateur 34 est amenée par le conducteur 35 une tension de référence UR dont l'importance est à peu près égale à l'importance de la première tension d'alimentation. Pendant l'inscription à vitesse d'écriture normale, le transistor 30 reçoit du courant de U Lorsque la tension d'entrée augmente, le transistor 29 est excité par le comparateur 34jO Du fait de l'augmentation du potentiel de l'émetteur du transistor 29 qui en résulte, la diode 33 est bloquée, de sorte que la bobine de déviation 13, qui était précédemment appliquée à la tension d'alimentation U1, est maintenant appliquée à la tension d'alimentation U20 Les détails de réalisation peuvent etre modifiés sans s'écarter de l'invention dans le domaine des équivalences techniques. REVEND I CÂTI ONS 1. Amplificateur pour circuits de commande et de régulation avec charge inductive, notamment amplificateur de déviation pour tube à rayons cathodiques déviés magnétiquement, comportant au moins deux étages partiels transistorisés connnandés par le signal à amplifier et montés en parallèle ou in série, et à la sortie desquels est raccordée la charge inductive, caractérisé en ce que pour alimenter les étages partiels transistorisés, il est prévu des tensions d'alimentation de valeurs différentes ainsi que des moyens pour mettre en action ou hors d'action une partie des tensions d'alimentation ou des jetages partiels transistorisés en fonction de la rapidité de changement du signal à amplifier. 2. Amplificateur suivant la revendication 1, comportant des étages partiels transistorisés montés en série, caractérisé en ce qu'à un premier étage partiel transistorisé est associée une première tension d'alimentation et, au premier étage de même qu'à un second étage partiel transistorisé est associée une tension d'alimentation supérieure à la première, des moyens étant prévus, en cas de dépassement d'une vitesse de modification préalablement déterminée du signal à amplifier1 pour rendre inactive la première tension d'alimentation, et active la seconde tension dtalimen- tation et, dans le cas ou la vitesse de modification prescrite n'est pas atteinte, pour rendre la première active et la seconde inopérante. 3. Amplificateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tension d'alimentation est amenée par l'intermédiaire d'une diode au collecteur du premier étage partiel transistorisé relié directement ou indirectement à l'émetteur du second étage partiel transistorisé, la seconde tension d'alimentation étant amenée directement au collecteur du second étage partiel transi s torisé, les basesydeux étages partiels-trsnsistorisés étant reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une source de tension constante et la base du premier étage partiel transistorisé étant reliée à la source d'entrée de l'amplificateur par une autre source de tension constante.