Brevet FR2233748A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne une installation d'amplification, notamment amplificateur de mesure avec des organes de couplage et de filtrage, ainsi qutun hacheur d'entrée -pour- convertir un signal d'entrée en une tension alternative; qui, après amplification avec réduction de la dérive d'un amplificateur de valeur zéro, est redressée à nouveau dans un redresseur dont la sortie, par une dérivation de rétro couplage est reliée à l'entrée de l'amplificateur. Dans le eas d'amplificateurs de tension continue, il est usuel de convertir la tension d'entrée continue, au moyen d'un hâcheur, d'un contacteur, d'un dispositif de connexion électronique, ou analoguep en une tension alternative qui peut être amplifiée sans difficulté, et ensuite découplée et redressée à nouveau. Afin d'obtenir, à à la sortie9 une tension continue qui soit de mdme polarité qu'à l'entrée, on utilise9 pour le redresseur, un redresseur commandé qui fonctionne avec la même fréquence que le hacheur à l'entrée de l'amplificateur.Grâce à unetelle disposition, on évite, notamment dans 12 emploi de ltam- plificateur pour des buts de mesure, une instabilité très gênante du point zéro9 car la dérive de l'amplificateur proprement dit n'est pas transmise avec le reste et par conséquent ne peut pas fausser la valeur de la mesure. Dans de telles installations, cependant, étant donné l'absence d'un couplage de rétroaction sur la totalité de l'amplificateur et du manque de contrôle et de régulation de l'organe de couplage du redresseur et du filtrage qui fait suite, il se produit obligatoirement des erreurs systèmétiques. Pour les combattre, le brevet US.PS 2 888 523 prévoit une disposition dans laquelle un amplifica- teur de courant continu fonctionnant suivant le principe d'un modulateur contient une branche de couplage de rétroaction, de la sortie du redresseur vers l'entrée de l'amplificateur, pour réduire les influences d'une dérive.Etant donné, cependant, qu'il s'agit d'un couplage de rétroaction en tension continue, certaines dérives de tension ne sont pas supprimées. L'invention a pour but de réaliser, avec des moyens simples et économiques, une installation d'amplificateur stabilisée, avec laquelle l'influence de dérive d'autres composants et des tensions thermiques, telles, qu'elles se produisent aux emplacements de soudage des composants sur les plaques conductrices, est évitée. Dans ee but, partant dune installation du type décrit plus haut, l'invention est caractérisée en ce qu'un hacheur de retour est raccordé, dans la dérivation de rétrocouplage, à la sortie de tension continue. Les tensions d'entrée et de retour peuvent alors être hachées séparément et être ensuite comparées entre elles. Eh conséquenceS la comparaison entre tension de sortie et tension d'entrée n'a plus lieu en tension continue9 mais avec la tension hachée d'entrée et de sortie. L'influence de la dérive ne se fait donc plus sentir. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il peut en outre être prévu. que le hacheur d'entrée et le hacheur de retour alimentent deux entrées de l'amplificateur de zéro avec une position de phase constante. Dans un mode de réalisation préféré. la tension de retour de la dérivation de rétrocouplage est amenée à l'amplificateur de zéro, par 17intermédiaire de l'organe de couplage, avec la même position de phaseque celle de la tension alternative superposée qui provient du hacheur d'entrée. Avantageuse- ment, il peut autre prévu9 entre le redresseur et le hacheur de retour, avant la sortie de tension continue, un organe de filtrage constitué comme un intégrateur qui présente notamment un amplificateur opérationnel avec rétrocouplage à tension alternative pure. Grâce i l'utilisation de l'amplificateur opérationnels à marche à vide à tension continue, on obtient dans l'ensemble du circuit, une amplification très élevée. L'intégrateur peut également comporter une sortie de courant, par exemple pour des courants jusqu'à 20 mA. Au moyen de l'amplificateur de zéro, la tension continue peut être transmise essentiellement inchangée, et la tension alternative Outre transmise avec une amplification élevée. De préférence, on dispose, dans la dérivation de rétro couplage, avant i 'entrée de l'am- plificateur de zéro, un diviseur de tension raccordé à un convertisseur d'impédance, au moyen duquel le facteur d'ampli fication est réglable La tension de retour est alors tout d'abord hachée et ensuite répartie en fonction de ltamplifi- cation totale réglable désirée. Le convertisseur d'impédance sert à décharger le hacheur du circuit de retour. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une source de tension alternative supplémentaire peut être reliée à la dérivation de rétrocouplage notamment au moyen d'un organe de couplage ab@utis- sant à l'entrée de l'amplificateur de zéro. Avantageusement, cette source de tension alternative supplémentaire comporte un autre hacheur, alimenté par l'intermédiaire d'un diviseur de tension spécial constitué par un potentiomètre.Ainsi, on peut introduire par couplage dans le circuit de retour, en correspondance de phase, une autre tension hachée, c'est-àdire un autre courant haché, de scrte qu'il en résulte une compensation des lignes de zéro, ainsi que cela peut entre nécessaire QU désiré, lors de l'emploi d'un tel amplificateur pour le tarage d'une balance électro-méeanique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que tous les hacheurs ainsi que le redresseur sont entraînés en synchronisme, de préférence commandés par un oscillateur qui, en vue d'une meilleure stabilisations fonctionne, d'une manière connue, avec une fréquence différente de la fréquence propre du système oscillant eu des systèmes oscillants. Le hacheur d'entrée peut en outre présenter une entrée symétrique pour de faibles tensions d'entrée avec une importante fraction de concordance de cadence. On connaît déjà des amplificateurs de mesure stabilisés par hacheur pour tensions d'entrée symétriques avec fractions à concordance de cadence, malus on utilise habituellement dans ce cas un transformateur pour le dé couplage de la fraction à concordance de cadence. L'invention présente par contre le grand avantage de nécessiter seulement des organes de couplage où de transmission galvaniques ou capacitifs. Un exemple de réalisation est représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d'une installation d'amplificateur de type courant. - la figure 2 est un schéma par blocs plus détaillé d'une installation d'amplificateur conforme à l'invention. La disposition traditionnelle d'amplificateur représentée dans la figure 1 comprend une en trée de tension continue U à laquelle est raccordé un dispositif hacheur 1. Ce dernier est relié, par l'intermédiaire d'un organe transmetteur Ü1 à l'amplificateur proprement dit 3, dont la tension de sortie est délivrée, par l'intermédiaire d'un second- organe transmetteur U II à un redresseur commandé 5.La tension continue qui sort de ce dernier est lissée au moyen d'un organe de filtrage 6 et parvient alors à la sortie de tension continue TA Un oscillateur 13 sert à assurer le fonctionnement synchrone du hacheur t et du re dresseur commandé 5. On voit que, avec cette disposition, un rétrocouplage sur l'ensemble de l'amplificateur n'est pas possible et que par conséquent un contrôle et une régulation de l'organe de couplage du redresseur 5 et de l'organe de filtre qui suit 6 ne sont pas assurés. Le schéma par bloes de la figure 2 montre la disposition d'amplificateur conforme à 1 invention. Elle comprend une entrée de tension continue symétrique UE1, UE2, au hacheur d'entrée 1, de sorte que les tensions d'entrée sont connectées alternativement sur l'en trée, désignée par +, de l'amplificateur de zéro 3. La sortie de cet amplificateur 3 est reliée à travers un condensateur de couplage 4 à un redresseur commandé 5, qui forme contacteur pour la suppression des demi-ondes et transmet la tension de sortie9 pour lissage9 à un organe de filtrage constitué comme un intégrateur et relié directement à la sortie de tension UA. A partir de celle-ci, une dérivation de rétrocouplage G re- vi@ent, à travers un condensateur de couplage 2, à autre entrée, désignée par "-", de l'amplificateur de zéro 3. Cette autre entrée est réunie, à travers une résistance de contre-couplage 3', à la sortie de l'amplificateur 3. L'organe de filtrage 6 possède, du côté entrée, une résistance de couplage 6' et un condensateur de contre-couplage 6", qui forment, avec l'amplificateur, un intégrateur. Dans la branche de contre couplage G, est monté un hacheur de retour 7, raccordé à la sortie de tension UA, qui commande à travers un convertisseur d'impédance 8, un diviseur de tension 9, 10. Ce diviseur de tension 9, 10 est de préférence constitué par des résistances. La résistance de réglage la plus élevée 9 est reliée, d'un côté, avec le convertisseur d'impédance 8, et, de l'autre côté, avec le condensateur de couplage 2, auquel est raccordé également la résistance fixe 10 reliée à la masse. Un oscillateur 13 commande le hacheur ainsi que le redresseur l, 5 et 7 pour une marche synchrones Le mode de fonctionnement de cette installation est le suivant : Les tensions d'entrée UEf et UE2 sont connectées alternativement, dans le hacheur d'entrée 1, sur l'entrée positive de l'amplificateur de zéro 3.Il en résulte une superposition du signal d'entrée à tension continue avec une tension alternative et ainsi une tension alternative rectangulaire de même amplitude que la différence entre les tensions d'entrée UE1 et UE2. L'invention n1 attache donc pas d'importance à la manière dont le hacheur d'entrée 1 est exécuté, et il peut autre par exemple un contacteur mécanique, un relais ou analogue, ou également un contacteur à semi-conducteur avec transistors bipolaires ou à effet de champs. l'amplificateur de zéro 3 raccordé à la suite possède, du point de vue tension continue, le facteur d'amplification "un", tandis que, pour la tension alternative, il délivre une amplification élevée. Sa tension de sortie est couplée à travers le condensateur 4 et est redressée en concordance de phase dans le redresseur commandé 5. Après lissage dans l'intégrateur 6, on dispose de la tension redressée à la sortie de tension UA.Entant donné que l'ampli- ficateur intégrateur de l'organe de filtrage 6 ne possède aucun rétrocouplage à tension continue, l'intégrateur produit une amplification de tension continue très élevée. Eh commun avec l'amplification à tension alternative élevée de 1ampli- ficateur de zéro 3, on obtient ainsi une amplification extra mement élevée de la branche avant. La tension de sortie UÂ est à nouveau redressée dans le hacheur de retour 7. Pour sa charge, un convertisseur d'impédance est prevu, derrière lequel la tension alternative est partagée et abaissée par le diviseur de tension réglable 9 10, en rapport avec le facteur d'amplification désiré, et est finalement amenée, à travers le condensateur de couplage 2, à l'entrée négative de ltamplificateur de zéro 3. La tension de retour arrive à la méme position de phase que celle de la tension alternative superposée qui provient du hacheur d'entrée 1.Comme la tension de retour dans la dérivation de rétrocouplage, Go est aussitôt hachée, toute influence d'un glissement du convertisseur d'impédance 8, et/ou d'antres composants, est supprimée, et les tensions thermiques éventuellement produites, ne peuvent pas avoir d'influence. Une autre réalisation de ltinstallation d'amplification conforme à l'invention prévoit une source de tension alternative supplémentaire qui peut être appliquée sur l'amplificateur de zéro 3, par l'intermédiaire d'une résistance de couplage 99 et du condensateur de couplage 2. Si l'on utilise une installation d'amplification conforme à l'invention, par exemple en liaison avec une balance électro-mécanique, on peut de cette manière introduire par couplage une tension qui sert au tarage, c'est-à-dire au réglage du zéro de la balance non chargée, De préférence, il est prévu pour cela un autre hacheur 11, à l'entrée duquel est connectée la prise d'un potentiomètre 12. Ce hacheur supplémentaire Il peut également être commandé par le même oscillateur 13, en synchronisme avec l'autre hacheur et les redresseurs 1, 5, 7, de sorte'que le découplage en correspondance de phase de omette tension supplémentaire est assuré. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus, décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Installation d'amplification, notamment amplificateur de mesure avec des organes de couplage et de filtrage, ainsi qu'un hacheur d'entrée pour convertir un signal d'entrée en une tension alternative qui, après amplification avec réduction de la dérive d'un amplifi- cateur de valeur zéro, est redressée à nouveau dans un redresseur dont la sortie, par une dérivation de rétrocouplage est reliée à ltentrée de l'amplificateur, installation caractérisée en ce qutun hacheur de retour (7) est raccordé, dans la dérivation de rétrocouplage (G), à la sortie de tension continue (UA). 20) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ee que les hacheurs d'entrée et de retour (1, 7) alimentent deux entrées de l'amplificateur de zéro (3) avec une position de phase constante. 30) Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la tension de retour de la dérivation de rétrocouplage (S) est amenée à llamplifi- cateur de zéro (3) par l'intermédiaire de l'organe de couplage (2), avec la même position de phase que celle de la tension alternative superposée provenant du hacheur d'entrée (1). 4o) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, entre le redresseur (5) et le hacheur de tension de retour (7), est prévu, en avant de la sortie de tension continue (UÂ)S un organe de filtrage constitué comme un intégrateur (6). 50) Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'intégrateur (6) comprend un amplificateur opérationnel avec rétrocouplage de tension alternative pure. 60) Installation suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractériséé en ce que l'in- tégrateur (6) possède une sortie de courant, par exemple pour des courants dé l'ordre de 20 mA. 7 ) Installation suivant l'une quelconque des revendications j à 6, caractérisée en ce que, dans la branche de rétrocouplage (9i), en avant de l'entrée d'amplificateur de zér@ (2, 3), est disposé un diviseur de tension (9, 10) notamment raccordé à la suite d'un con vertisseur d'impédance (8)s au moyen duquel peut 8tre réglé le facteur d'amplification. 80) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, pour le déplacement des lignes de zéro, une souree de tension alternative supplémentaire (12, 11) est reliée à la dérivation de rétro-couplage (G), notamment au moyen un organe de couplage (9') conduisant à l'entrée de l'amplificateur de zéro (2, 3). 90) Installation suivant la revendication 8, 89 caractérisée en ce que la source de tension alternative supplémentaire comporte un autre hacheur (11), alimenté à travers un diviseur de tension (12) constitue notamment par un potentiomètre. 10 ) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que tous les hacheurs (1, 79 11) ainsi que le redresseur (5) sont entraînés en synchronisme, de préférence en étant commandés par un oscillateur (13). 110) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le hacheur d'entrée (1) présente une entrée symétrique pour de faibles tensions d'entrée (UE1, UE2) avec une fraction importante en concordance de cadence.