Brevet FR2417889A1 — publié le 19790914

L'invention concerne un amplificateur avec montage en pont symétrique pour la modulation d'un transformateur électroacoustique, électromagnétique ou électrodynamique d'un poste terminal d'une installation de télécommunication, présentant deux bornes et alimenté par une ligne d'abonné. Ainsi qu'on le sait, la paire de bornes Ki, K2 du poste terminal d'un abonné ou d'un autre équipement d'une installation de télécommunication, alimenté par le circuit bouclé, est en meme temps la borne de sortie et d'alimentation. Cette circonstance exige des composants électroniques pour ces parties de l'installation des caractéristiques spéciales que l'on peut désigner comme l'absence de réaction. C'est ainsi qu'une tension alternative appliquée de l'extérieur à la paire de bornes ne peut pas influencer un amplificateur intérieur du poste ter rainai, alimenté par le circuit bouclé, et une tension alternative engendrée intérieurement par un amplificateur du poste terminal ne peut pas parvenir à la borne de sortie de ce poste. D'une part, pour des raisons de rayon d'action et de dépenses en matériaux conducteurs liées à celui-ci, on s'intéresse à de faibles courant de boucle pouvant descendre jusqu'à 10 mA. D'autre part, les transformateurs électroacoustiquesen forme d'écouteurs dynamiques de haute qualité ne sont réalisables qu'avec des matériaux magnétiques motteux. Les transformateurs de prix avantageux, avec matériaux magnétiques frittés, ont toutefois une sensibilité deux à trois fois inférieure et exigent donc une amplification supplémentaire du courant de boucle alternatif. Il existe déjà de nombreux montages d'amplificateurs exempts de réaction pour les applications envisagées ci-dessus. Ils ont toutefois tous l'inconvénient de mal utiliser le courant de boucle continu. L'invention a donc pour but d'indiquer un amplificateur du type évoqué en commençant, ayant un haut rendement, avec un courant continu d'alimentation réduit et pouvant s'intégrer monolithiquement de manière simple et donc peu conteuse. Dans le cas d'un amplificateur du type évoqué en com mençant, le problème est résolu par la combinaison de quatre éléments de pont linéaires, modulables, montés en croix et d'au moins un dispositif pour maintenir constant le courant total passant par les bornes, même en cas de modulation du transformateur. L'invention permet désormais de renforcer la modulation d'un transformateur électroacoustique ou meme électromagnétique alimenté par la ligne d'abonné, sans réaction sur le poste central et avec un rendement considérablement meilleur. Dans une forme avantageuse de l'invention, les éléments du pont sont les transistors de l'étage terminal de deux amplificateurs en push-pull, intégrés, monolithes, à la sortie respective desquels le transformateur est raccordé et à l'entrée respective desquels est connectée une source de signaux assurant une commande en opposition de phase. L'amplificateur, qui n'exige que peu de place, peut se réaliser au moyen de composants que l'on peut trouver sur le marché. Sous une autre forme de l'invention, l'amplificateur se caractérise en ce que les éléments du pont sont, respectivement, deux transistors de types de conductibilité opposés, montés en série et reliés par leurs collecteurs, dont les bornes de base peuvent être alimentées en croix, respectivement par un montage pilote, consistant , en principe, en un transistor pilote et un inverseur courant, l'inverseur respectif étant alimenté par le courant de collecteur du transistor pilote qui lui est associé, et déterminant une amplification du courant. Cette forme d'exécution peut se réaliser avec des composants intégrables, peu encombrants. Dans une autre forme de l'invention, on prévoit un montage de stabilisation qui maintient le potentiel moyen des bornes du transformateur à sa valeur imposée. On veille ici à stabiliser le point de fonctionnement de l'amplificateur du pont, de manière à pouvoir toujours atteindre une puissance de sortie du transformateur optimale et exempte de perturbation. Dans une forme avantageuse du circuit de stabilisation, celui-ci comprend un transistor à double collecteur; ces collecteurs sont connectés, d'une part, avec les deux bornes du transformateur et d'autre part, par une résistance avec prise médiane; la base du transistor est reliée, d'une part, par une résistance, avec son émetteur et avec une borne, et, d'autre part, avec la prise médiane en question, à l'intervention d'une ou de plusieurs diodes. L'absence de réaction de l'amplificateur proposé -s'obtient, en principe, au moyen d'une source de courant constant. Cette source peut être couplée en série avec le montage en pont symétrique. Il est toutefois considérablement plus avantageux que le dispositif pour maintenir constant le courant passant dans les bornes soit un inverseur de courant alimenté par le montage en série d'un amplificateur différentiel, commandé en opposition de phase par une source de signaux, et d'une source de courant constant branchée dans sa ligne d'alimentation. Dans ce cas, en effet, le montage en pont dispose de la tension de service maximale possible pour la modulation du transformateur et on peut ainsi obtenir le meilleur rendedement de l'amplificateur de l'invention. L'invention sera expliquée de façon plus détaillée en se reportant à des exemples d'exécution illustrés dans les dessins annexés, où la figure 1 représente le montage de principe de l'amplificateur de l'invention; la figure 2 illustre le montage d'un amplificateur selon l'invention, composé de deux amplificateurs en push-pull, intégrés, monolithes; la figure 3 montre le couplage d'un amplificateur monolithe, intégrable, selon l'invention; la figure 4 montre le couplage d'un amplificateur monolithe, intégrable, selon l'invention, n'exigeant qu'une surface réduite; la figure 5 représente un circuit de stabilisation, et la figure 6 illustre le montage d'un amplificateur selon l'invention, n'exigeant que peu de place etqu'un faible courant d'alimentation. La figure 1 représente un montage de principe de l'amplificateur de l'invention. Le montage en pont symétrique consiste en éléments 2 à 5 revêtant la forme de sources de courant. Un transformateur l est connecté, par l'une de ses bornes A, au point de jonction des éléments 2 et 3 du pont, et, par son autre borne B, au point de jonction des éléments 4 et 5 de celui-ci. Les éléments du pont sont alimentés par une source de tension de la ligne d'abonné, par l'intermédiaire des bornes K1 et K2 du poste terminal de celui-ci auquel le montage en pont est incorporé. Par suite de la chute de tension dans la résistance intérieure de la source de tension d'alimentation du côté central, due au passage du courant dans le poste terminal, la tension de service UB est appliquée aux bornes K1 et K2. C'est une caractéristique de l'invention que les éléments 2 à 5, du point, linéaires et en croix, puissent être modulés de manière que leurs courants soient I2 = 15 et 13 = I4, un dispositif au moins pour maintenir constant le courant passant par les bornes Kl et K2 étant prévu. On doit donc veiller à ce qu aussi les courants totaux I2 + I = I3 + I restent 4 3 5 constants, même en cas de modulation du transformateur 1. Un montage ainsi établi offre l'avantage que le courant continu disponible I = 12 + 14 est complètement utilisé. En même temps, un couplage de ce type assure une protection auditive idéale, car en cas de surmodulation des sources de courant, aucun courant supérieur à I ne peut passer dans le transformateur 1. La figure 2 représente un premier exemple d'exécution du montage de principe illustré dans la figure 1. Ici, les éléments du pont sont les transistors de l'étage final, non représentés, d'amplificateurs 60 et 70 en push-pull monolithes, intégrés, aux sorties respectives A et B desquels le transformateur 1 est raccordé, et à l'entrée respective desquels est connectée une source de signaux E assurant une modulation en opposition de phase Le dispositif pour maintenir constant le courant passant par les bornes Kl et K2 est ici une source 8 de courant constant, branchés dans la ligne d'alimentation de l'amplificateur à pont. Comme source de signaux, on se sert, par exemple, dans un poste terminal, des bornes d'un montage en fourche (triphasé-hexaphasé) auquel sont normalement connectés les transformateurs très sensibles et partant, très coûteux. La source 8 de courant constant engendre le courant constant désiré passant dans les deux amplificateurs 60 et 70 et assure donc l'absence de réaction du courant alternatif passant dans le transformateur 1 sur le courant passant par les bornes K1 et K2. La figure 3 montre l'établissement d'un montage pour un circuit selon la figure 2. Les transistors utilisés ici sont du même type de conductibilité (transistors NPN). Les éléments du pont représentés par les transistors 31 et 61 sont modulés en opposition de phase par un circuit pilote consistant en un transistor 63, sa résistance de fonctionnement 62 et sa résistance d'émetteur 64. La base du transistor pilote 63 est connectée à l'une des bornes El de la source de signaux. L'autre borne du transformateur est alimentée par les éléments du pont qui sont, ici également, des transistors 51 et 71 qui sont de même modulés en opposition de phase par un second montage pilote avec le transistor 73, sa résistance de fonctionnement 72 et sa résistance d'émetteur 74. La base du transistor pilote 73 est reliée à l'autre borne E2 de la source de signaux. Le courant pour le montage en pont, y compris les montages pilotes, est maintenu constant par une source 8 de courant constant en série avec le montage en pont. Comme source de courant constant, on peut, par exemple, adopter un circuit à transistors connu en soi. Les amplificateurs pilotes réduisent ici de manière avantageuse le courant d'entrée de l'amplificateur. Leur amplification doit être réglée de manière que (13 12) R1 -U = UBc - UAc, R 1 signifiant la résistance du transformateur en courant continu, UBAC, la tension entre les points B et C et UBAC, la tension entre les points A et C du montage illustré dans la figure 3. Dans le cas d'une amplification moins importante, toute la différence de courant I3 - 12 ne passerait pas dans le transformateur 1. En cas de plus forte amplification, il faut compter sur un glissement du point de fonctionnement, dépendant de la modulation, avec une résistance intérieure variable de l'amplificateur. L'avantage de ce montage est son faible encombrement pour les six transistors. Les résistances 32 et 52 dans les conducteurs d'amenée des émetteurs des transistors 31 et 51 ainsi que les résistances 64 et 74 dans les conducteurs d'amenée des émetteurs des transistors pilotes 63 et 73 servent à la linéarisation du montage et assurent la symétrie des courants passant dans les deux branches du pont. Dans la figure 3, la commande du transformateur se réalise avec une résistance relativement faible, en raison du montage à émetteur commun des transistors 61 et 71. Le fonctionnement du transformateur à partir d'une résistance intérieure limitée est favorisé par le fait que les paramètres acoustiques des transformateurs électro-acoustiques sont d'habitude établis pour ce mode de fonctionnement à faible résistance. En revanche, s'y oppose le coefficient de température élevé de la résistance de la bobine de cuivre du transformateur. Une résistance de transformateur de 200 ohms à 250C, par exemple, est d'environ 160 ohms à -25 C et approximativement de 228 ohms à + 600C.L'effort exercé sur la bobine du transformateur est, en revanche, proportionnel au courant, de sorte qu'une impression de courant rend possible un facteur de transmission constant sur toute l'étendue de températures. La figure 4 représente une forme de l'invention où le transformateur est modulé avec une résistance élevée. Elle correspond dans une large mesure au montage de principe de la figure 1, car tous les éléments du pont représentent ici des sources de courant. La moitié inférieure du montage illustré dans le figure 4 est pratiquement identique à celle de la figure 3. Les éléments 2 et 4 du pont de la figure 1, fonctionnant comme sources de courant ont, dans la figure 4, la forme de transistors 21 et 41 de types de conductibilité opposés, comme les transistors 31 et 51 du pont. A côté de cela, le collecteur du transistor 21 est relié à la borne A du trans formateur et le collecteur du transistor 41, à la borne B de celui-ci, de sorte que le transformateur est commandé par le montage en pont avec une résistance élevée comparativement à sa résistance en courant alternatif. Les bornes des bases des transistors du pont peuvent être alimentée en croix, respectivement, par un montage pilote 22 à 25 et 42 à 45. Un montage pilote consiste en un transistor pilote 24 ou 44 et un inverseur de courant avec les transistors 22 et 23, 42 et 43. L'inverseur de courant respectif est ali mepté par le courant de collecteur du transistor pilote qui lui est associé et assure simultanément, par les transistors 23 et 43, une amplification du courant, de sorte que, par exemple, avec un faible courant de collecteur et donc un faible courant d'alimentation pour le transistor 24, le courant de collecteur, considérablement plus élevé, du transistor 21 du pont peut être modulé. Le montage pilote peut ainsi être réalisé de manière avantageuse avec des transistors de faible surface. On choisit les rapports entre les surfaces des transistors 21 et 23, 41 et 43 de manière que les faibles courants de collecteur des transistors pilotes 24 et 44 s'ajoutent aux courants I2 et I du pont nécessaires pour une modulation com 4 plète du transformateur 1. De cette manière, l'égalité des courants du pont dans les transistors 21 et 31, 41 et 51 est forcée, de sorte qu'il passe simplement dans le transformateur 1 la différence de courant conditionnée par la modulation de la source de signaux. Comme il est difficile de réaliser des transistors PNP intégrés avec un facteur d'amplification élevé (B40) dans le cas d'un courant de 5 mA environ, les transistors 23 et 24 du circuit inverseur ont, de préférence, la forme de transistors de base c'est-à-dire de transistors dont le collecteur est en général au potentiel de référence et est donc constitué par la base. Par suite du montage en série de chaque fois deux transistors 21, 31 et 41, 51 agissant comme source de courant, les potentiels électriques des bornes A et B du transformateur sont déterminés. Pour obtenir une modulation du transformateur toujours exempte de distorsions, il est donc avantageux de prévoir un circuit de stabilisation qui maintient à sa valeur imposée le potentiel des bornes du transformateur. La figure 5 montre, à titre d'exemple, un montage simple pour cette stabilisation. Ce circuit de stabilisation comprend un transistor 91 à double collecteur. L'un des collecteurs de ce transistor est relié à la borne A du transformateur et à une résistance 93. L'autre collecteur est relié à la borne B du transformateur et à une résistance 94 dont l'autre extrémité est connectée à l'autre extrémité de la résistance 93. Ces résistances 93 et 94 ont la même valeur, de sorte que le point de jonction des deux résistances peut etre considéré comme prise médiane d'une seule résistance et être aussi réalisé de cette façon. La base du transistor 91 à double collecteur est connectée directement à une ligne conduisant à la borne K1 (figure 4), par l'intermédiaire d'une résistance 92 et de l'émetteur. Il se trouve en outre, entre la base du transistor et la prise médiane des résistances 93 et 94, une source de tension constante, une série de diodes, par exemple. Si les courants de collecteur des transistors.31 et 51 du montage de la figure 4, reproduit sous la forme du circuit de stabilisation selon la figure 5 sont quelque peu supérieurs à ceux des transistors 21 et 41 du pont, la tènsion entre les bornes du transformateur et le point C ou la borne K2 diminue. La tension à la prise médiane des résistances 93 et 94 par rapport à la borne K1 devient ainsi plus élevée et le transistor 91 à double collecteur est modulé par l'intermédiaire des diodes 95. Ses deux collecteurs alimentent des mêmes courants les bornes A et B du pont et corrigent le potentiel du transformateur qu'ils amènent à la valeur imposée désirée. En vue d'un fonctionnement parfait d'un montage comme celui de la figure 4, avec un circuit de stabilisation selon la figure 5, il est avantageux, pour obtenir une efficacité constante de la stabilisation, c'est-à-dire même en cas de déplacement du potentiel des bornes A et B dans le sens opposé, d'établir le montage de manière que les courants de collecteur des transistors 31 et 51 soient, dès l'abord, quelque peu supérieur à ceux des transistors 21 et 41, afin que les collecteurs du transistor 91 à double collecteur puissent toujours laisser passer un certain courant et ainsi agir sur le potentiel moyen des bornes A et B pour le corriger. La figure 6 représente un montage d'un amplificateur de l'invention qui utilise toute la tension UB disponible entre les bornes K1 et K2 (voir la figure 1) pour la modulation du transformateur 1 et assure ainsi un rendement optimal. Ici, le dispositif pour maintenir constant le courant passant par les bornes K1 et K2 revêt la forme d'inverseurs, avec les transistors 35, 36 et 55, 56. Ces inverseurs sont alimentés par le montage en série d'un amplificateur différentiel, consistant en deux transistors 37 et 57, commandé en opposition de phase par la source de signaux E, à l'intervention des bornes El et E2, et d'une source 81 de courant constant branchée dans la ligne d'alimentation de l'amplificateur différentiel.Dans ce cas, la ligne d'alimentation de l'amplificateur différentiel est la ligne d'émetteur commune des transistors 37 et 57. Dans l'exemple d'exécution, l'autre borne de la source de courant constant est reliée à la borne K1 de l'amplificateur. Les courants de collecteur des transistors 37 et 57 de l'amplificateur différentiel passent dans les inverseurs 35, 36 et 55, 56. La tension de base du transistor 35, 55 commande le courant de collecteur du transistor "inférieur" 31, 51 du pont ainsi que le courant de collecteur du transistor pilote 24, 44. La partie restante du montage illustré dans la figure 6 correspond au montage de la figure 4 et remplit la même fonction, déjà expliquée à propos de cette figure. Dans le cas de l'amplificateur de la figure 6, il est aussi avantageux de prévoir en supplément le circuit de stabilisation de la figure 5, car on peut ainsi absorber les tolérances de fabrication et obtenir des caractéristiques d'amplification optimales, constantes. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'hortwxede l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Amplificateur avec montage en pont symétrique, pour moduler un transformateur (1) électroacoustique, électromagnétique ou électrodynamique d'un poste terminal d'une installation de télécommunication, alimenté par une ligne d'abonné et comprenant deux bornes, caractérisé par quatre éléments de pont linéaires (2, 3, 4, 5), en croix, modulables, et par au moins un dispositif (8) pour maintenir constant le courant total passant dans les bornes, même en cas de modulation du transformateur. 2. Amplificateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments du pont sont des transistors de l'étage final de deux amplificateurs en push-pull (60, 70) compacts, intégrés, à la sortie respective desquels le transformateur (1) est raccordé et à l'entrée respective desquels est connectée une source de signaux (E) provoquant une commande en opposition de phase. 3. Amplificateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments du pont se composent, respectivement, de deux transistors couplés en série (21, 31, 41 51) reliés par leurs collecteurs et de types de conductibilité opposés, dont les bornes de base sont alimentées, en croix, respectivement, par un circuit pilote (22-25, 42-45) consistant, en principe, en un transistor pilote (24, 44) et un inverseur de courant (22, 23, 42, 43), l'inverseur respectif étant alimenté par le couratde oilecteur du transistor pilote qui lui est associé et provoquant une amplification du courant. 4. Amplificateur suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le dispositif pour maintenir constant le courant passant par les bornes revêt la forme d'une source 8 de courant constant, branchée dans la ligne d'alimentation du montage en pont. 5. Amplificateur suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit de stabilisation qui maintient le potentiel moyen des bornes du transformateur (1) à sa valeur imposée. 6. Amplificateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de stabilisation comprend un transistor (91) à deux collecteurs, qui sont reliés, d'une part, aux deux bornes (A, B) du transformateur (1), et d'autre part, par une résistance (93, 94) à une prise médiane, et dont la base est reliée, d'une part, par l'intermédiaire d'une résistance (92), à son émetteur et à une borne (K1) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs diodes (95), à la prise médiane en question. 7. Amplificateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif pour maintenir constant le courant passant par lesbornes revêt la forme d'inverseurs (35, 36; 55, 56) alimentés par le couplage en série d'un amplificateur différentiel (37, 57) commandé en opposition de phase par la source de signaux (E) et d'une source de courant constant branchée dans sa ligne d'alimentation.