Brevet FR2486330A1 — publié le 19820108

"Circuit d'amplification n.e donnant lieu qu'à une très faible distorsion de signal" L'invention concerne un circuit d'amplification comportant un amplificateur avec une entrée inverseuse, une entrée non inverseuse et une sortie, une première im- pédance branchée entre lesdites sortie et entrée inverseu- se, ainsi qu'une deuxième impédance branchée entre une borne d'entrée du circuit d'amplification et l'entrée inver- seuse de l'amplificateur. A l'occasion de calculs effectués sur un tel circuit d'amplification notoirement connu et décrit par exemple dans le tome 2 du livre "Electronica", Technique analogique de C. Rijsberman, édition Kluwer, page 94, on prend comme base que le coefficient d'amplification de l'amplificateur que comporte le circuit d'amplification est infiniment grand. Le coefficient d'amplification du circuit d'amplification devient alors égal au rapport entre -les valeurs des première et deuxième impédances. Dans la pratique le coefficient d'amplification de l'amplifica- teur n'est pratiquement jamais égal à l'infini, et certai- nement pas en fonction de la fréquence, de sorte que le coefficient d'amplification du circuit d'amplification non plus n'est jamais égal au rapport entre les valeurs des première et deuxième impédances. Cet épart que présen- te le circuit d'amplification par rapport à son comporte- ment idéal est également la cause que la distorsion de signal à laquelle donne lieu l'amplificateur, ne peut pas être supprimée de façon optimale par la réaction. Or,l'invention a pour but de procurer un circuit d'amplification qui, en présence d'un coefficient d'ampli- fication non infini de l'amplificateur de ce circuit, ga- rantit néanmoins à l'égard du circuit d'amplification un coefficient d'amplification égal au rapport entre les va- leurs desdites première et deuxième impédances; l'inven- tion permet en outre la réalisation d'un circuit d'amplifi- cation ne donnant lieu qu'à une très faible distorsion des signaux qui lui sont présentés. A cet effet, le circuit d'amplification conforme à l'invention est remarquable en ce que ce circuit comporte un réseau d'impédance avec des première et deuxième bornes de connexion, branché entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse de l'amplificateur, alors que l'impédance dudit réseau est au moins environ égale à l'impédance d'une combinaison parallèle des première et deuxième impédances, mais est de signe opposé. L'invention repose sur l'idée que du fait de brancher un réseau d'impédance entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse de l'amplificateur et du fait de choisir l'impédance dudit réseau au moins environ égale à l'impédance d'une combinaison parallèle des première et deuxième impédances mais de lui donner le signe opposé, on peut, quelque soit la valeur réelle du coefficient d'am- plification de l'amplificateur, rendre le coefficient d'am- plification du circuit d'amplification égal au rapport entre les valeurs des première et deuxième impédances. De ce fait, on obtient donc un circuit d'amplification qui ne donne lieu qu'à une très faible distorsion des si- gnaux qui lui sont présentés. A préciser ici que l'impédance du réseau-d'impé- dance devrait en fait être égale à l'impédance négative de la combinaison parallèle des première et deuxième impé- dances et une impédance qui correspond à l'impédance inter- ne de l'amplificateur. Comme généralement cette dernière impédance est relativement élevée, on peut en première instance se contenter de l'exigence voulant que l'impédan- ce corresponde au moins à celle de la combinaison Darallè- le des première et deuxième impédances. Conformément à l'invention, un tel circuit d'am- plification peut être réalisé de façon simple remarquable en ce que le réseau d'impédance comporte unaitre apliUcateur avec une entrée inverseuse, une entrée non inverseuse et une sortie, en ce que la première borne de connexion du réseau d'impédance est raccordée d'une part à l'entrée non inverseuse de l'autre amplificateur et d'autre part, à la sortie de cet amplificateur à travers une troisième impédance, en ce qu'à travers une quatrième impédance la deuxième borne de connexion du réseau d'impédance est rac- cordée à l'entrée inverseuse dudit autre amplificateur, et en ce qu'en outre une cinquième impédance est branchée entre la sortie et l'entrée inverseuse de cet autre ampli- ficateur. Lorsque maintenant la valeur de la troisième impédance est au moins choisie environ égale à celle de la cinquième impédance et que l'on fait en sorte que la valeur de la quatrième impédance corresponde au moins prati- quement à l'impédance de la combinaison parallèle des pre- mière et deuxième impédances, on a obtenu ladite impédance négative. La quatrième impédance peut être formée par une combinaison parallèle de deux impédances qui correspon- dent aux première et deuxième impédances. Grâce à cette mesure, on obtient que la distorsion de signal dans le circuit d'amplification devient aussi réduite que possible et n'est en fait définie que par la contribution à la dis- torsion de signal dans l'autre amplificateur. La contribu- tion à la distorsion de signal dans l'amplificateur original est dans ce cas notamment compensée au maximum par le ré- seau d'impédance. Comme ledit autre amplificateur est réalisé de façon à ne devoir fournir qu'une puissance beaucoup plus faible que celle fournie par l'amplificateur du circuit d'amplification, la distorsion de signal qui se produit dans ledit autre amplificateur est plus faible en correspon- dance, ce qui signifie donc l'obtention d'un circuit d'am- plification à faible distorsion de signal. Suivant un mode de réalisation préférentiel du circuit d'amplification conforme à l'invention, la valeur de la quatrième impédance est au moins environ égale à celle de la cinquième impédance, alors que l'impédance de la troisième impédance est au moins environ égale à l'impédance de la combinaison parallèle des première et deuxième impédances. Ce choix fait à l'égard des valeurs des différentes impédances tient compte du fait que ledit autre amplificateur n'est pas un amplificateur idéal, et indique à l'égard de cet autre amplificateur un réglage en présence duquel la distorsion de signal à laquelle donne lieu l'amplificateur est supprimée de façon optimale. Il est même possible d'obtenir un circuit très simple en guise de réseau d'impédance si la valeur des troisième, quatrième et cinquième impédances est la même. Un autre mode de réalisation du circuit d'ampli- fication conforme à l'invention a la particularité que ce circuit comporte un autre réseau d'impédance avec des première et deuxième bornes de connexion entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse de l'autre amplifica- teur, tandis que l'impédance dudit autre réseau d'impédance correspond au moins environ à l'impédance d'une combinaison parallèle des quatrième et cinquième impédances, mais est de signe opposé. Du fait d'appliquer l'idée de l'invention une fois de plus audit autre amplificateur du réseau d'impédan- ce, il est possible de compenser la contribution à distor- sion de signal à laquelle donne lieu cet autre amplificateur. Egalement ici il y a lieu de signaler que l'impé- dance dudit autre réseau d'impédance devrait en fait être égale à l'impédance négative de la combinaison parallèle de la quatrième impédance, de la cinquième impédance et d'une impédance qui correspond à l'impédance interne de l'autre amplificateur. Etant donné que généralement cette dernière impédance est relativement grande, on peut se contenter de l'exigence que l'impédance dudit autre réseau d'impédance correspond au moins environ à celle de la combi- naison parallèle des quatrième et cinquième impédances. La réalisation dudit autre réseau d'impédance est possible de la façon précisée déjà dans ce texte à l'égard du réseau d'impédance original. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. - la figure unique du dessin représente un circuit d'amplification conforme à l'invention. Sur ladite figure unique, un amplificateur 1 est muni d'une réaction se présentant sous la forme d'une première impédance 5 branchée entre l'entrée inverseuse 2 et la sortie 3 dudit amplificateur. Entre une borne d'en- trée 6 du circuit d'amplification et l'entrée inverseuse 2 de l'amplificateur 1, on a branché encore une deuxième impédance 7. La borne d'entrée 4 du circuit d'amplifica- tion est connectée directement à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 1. Lorsqu'on suppose que le coefficient d'amplifi- cation de l'amplificateur 1 est égal à l'infini, le coef- ficient d'amplification du circuit d'amplification que forment l'amplificateur 1 et les impédances 5 et 7 est égal au rapport entre les valeurs des impédances 5 et 7. Dans la pratique toutefois, le coefficient d'amplification de l'amplificateur 1 n'est jamais égal à l'infini, de sorte que le coefficient d'amplification du circuit d'amplifica- tion non plus n'est jamais exactement égal au rapport entre les valeurs des impédances 5 et 7, ce qui a comme conséquen- ce que par ladite réaction, il n'est pas possible de sup- primer de façon optimale la distorsion de signal à laquel- le donne lieu l'amplificateur. Or, entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 1, on a branché un réseau d'impédance 8, Lorsqu'on suppose maintenant que le coefficient d'amplification A de l'amplificateur 1 n'est pas égal à l'infini et que par contre l'impédance d'entrée de l'ampli- ficateur 1 est infinie, le coefficient d'amplification du circuit d'amplification devient égal à V -Z A =ViZ1(1 + A) + Z2 + Z1z2/Z expression dans laquelle les références Z1, Z2 et Z représentent, dans ce même ordre de succession, les valeurs des première et deuxième impédances et de l'impédance du réseau 8. En rendant maintenant Z égal à l'impédance néga- tive de la combinaison parallèle des première et deuxième impédances, cette impédance négative étant donc -Z1Z2/ (Z1 + Z2), on obtient à l'agard du coefficient d'amplifica- tion du circuit d'amplification l'expression Vu -Z2 Vi Z1 le coefficient d'amplification étant indépendant du coeffi- cient d'amplification de l'amplificateur 1. Si l'on avait tenu compte de ce que l'impédance d'entrée de l'amplificateur 1 n'est pas infinie, le même calcul que celui donné ci-dessus aurait fourni comme exigen- ce que l'impédance Z devrait être rendue égale à l'impédan- ce de la combinaison parallèle de la première résistance, de la deuxième résistance et d'une résistance correspondant à la résistance interne de l'amplificateur 1. Comme géné- ralement cette dernière résistance est quand même beaucoup plus élevée que les deux autres résistances, on peut se contenter de l'exigence préeitée. Le réseau d'impédance 8 peut être réalisé à l'aide d'un autre amplificateur 9 dont l'entrée non inver- seuse est raccordée d'une part à l'entrée inverseuse 2 de l'amplificateur 1 et d'autre part à sa sortie à travers une troisième impédance 10. A travers une quatrième impé- dance 11, l'entrée inverseuse dudit autre amplificateur 9 est raccordée à l'entrée non inverseuse 4 de l'amplifica- teur 1. Par ailleurs, une cinquième impédance 12 est bran- chée entre l'entrée inverseuse et la sortie dudit autre aplificateur 9. Pour réaliser maintenant avec le réseau 8 une impédance au moins environ égale à -Z1z2/(Z1 + Z2), on peut rendre égale la valeur de la troisième impédance 10 à celle de la cinquième impédance 12, et choisir la valeur de la quatrième impédance 11 au moins environ égale à l'im- 248633G pédance de la combinaison parallèle des première et deuxiè- me impédances 5 et 7, cette impédance étant notamment Z1Z2/(Z1 + Z2). A l'aide de ce circuit, il est possible de compenser en grande partie les composantes de distorsion de signal auxquelles donne lieu l'amplificateur 1. Les composantes de distorsion dans le signal de sortie V sont définies maintenant principalement à la contribution à la distorsion de signal que forunit ledit autre amplificateur 9. Comme ce dernier est choisi de façon à ne fournir qu'une puissance beaucoup plus faible que celle de l'amplificateur 1, la contribution à la distorsion de signal de l'amplifica- teur 9 également est beaucoup plus petite, de sorte qu'il est obtenu une forte réduction de la distorsion de signal grâce au réseau d'impédance 8. Une autre possibilité pour donner au réseau d'impédance 8 une impédance égale à -Z1Z2/(Z1 + Z2) est de rendre égale la valeur de la quatrième impédance 11 à celle de la cinquième impédance 12, et de choisir la valeur de la troisième impédance 10 égale à Z1Z2/(Z1 + Z2) Ce choix effectué à l'égard desdites impédances tient comp- te du fait que ledit autre amplificateur 9 n'est pas un amplificateur idéal, et représente le réglage optimal de cet autre amplificateur, réglage en présence duquel est obtenue la suppression optimale de la distorsion de signal de l'amplificateur 1. Le circuit le plus simple peut être celui dans lequel les t.-ois impédances 10, 11 et 12 sont égales, et ont notamment la valeur Z1z2/(Z1 + Z2). La distorsion de signal à laquelle donne lieu le circuit d'amplification et qui est maintenant provoquée principalement par les seules composantes de distorsion résiduelles de l'autre amplificateur 9, peut être réduite davantage du fait de brancher un autre réseau d'impédance 13 entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse dudit amplificateur 9, l'impédance dudit autre réseau d'im- pédance 13 étant au moins égale à celle de la combinaison parallèle des quatrième et cinquième impédances 11 et 12, mais étant de signe opposé, ladite impédance étant notam- - 248B639 ment égale à -Z 4Z5/(Z4 + Z5). A l'égard de l'impédance dudit autre réseau 13 est valable également ce qui a été précisé ci-devant à l'égard du réseau 8. Ledit réseau 13 est formé par un amplificateur supplémentaire 14 dont l'entrée non inverseuse est raccor- dée d'une part à l'entrée inverseuse de l'autre amplifica- teur 9 et d'autre part, à la sortie de cet amplificateur 14 à travers une sixième impédance 15. A travers une septiè- me impédance 16, l'entrée inverseuse dudit amplificateur supplémentaire 14 est raccordée à l'entrée non inverseuse de l'autre amplificateur 9. De plus, une huitième impédance 17 est branchée entre l'entrée inverseuse et la sortie de l'amplificateur supplémentaire 14. Pour réaliser maintenant à l'aide dudit autre réseau d'impédance 13 une impédance au moins environ égale à -Z4Z5/(Z4 + Z5), on peut rendre la valeur de la sixième impédance 15 égale à celle de la huitième impédance 17 et choisir à l'égard de la septième impédance une valeur égale à l'impédance de la combinaison parallèle des quatriè- me et cinquième impédanqes 11 et 12. Avec ce circuit, il est possible de compenser en grande partie les compo- santes de distorsion de signal résiduelles provoquées par ledit autre amplificateur 9. Les composantes de distorsion de signal dans le signal de sortie Vu sont maintenant défi- nies principalement par la contr.ibution à la distorsion de signal dudit amplificateur supplémentaire 14. Etant donné que cet amplificateur supplémentai- re 14 est réglé de façon à fournir une puissance beaucoup moins grande que celle de l'autre amplificateur 9, la dis- torsion de signal à laquelle donne lieu ledit amplifica- teur 14 et, partant, la distorsion dans le signal de sortie Vu ont diminué en correspondance, l'emploi du réseau d'im- pédance 13 permet donc d'obtenir une réduction supplémentai- re de la distorsion du signal de sortie Vu. Une autre possibilité pour réaliser à l'aide du réseau 13 une impédance égale à -Z4Z5/(Z4 + Z5) est - 248633G de rendre la valeur de la septième impédance 16 égale à celle de la huitième impédance 17, et de choisir à l'égard de la sixième impédance 15 une valeur égale à Z4Z5/(Z4 + Z5). Ce choix des impédances tient compte du fait que l'amplifi- cateur supplémentaire 14 n'est pas un amplificateur idéal, et correspond au réglage optimal de cet amplificateur 14, alors que la suppression optimale de la distorsion de signal du circuit amplificateur est effectuée par l'intermédiaire de l'autre amplificateur 9. La conception la plus simple pour ledit autre réseau d'impédance 13 est celle o les trois impédances , 16 et 17 ont la même valeur, à savoir Z4Z5/(Z4 + Z5). Pour terminer, on précise que l'invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation comme le mon- tre la figure, mais s'applique tout aussi bien aux modes dans lesquels la réalisation diffère en ce qui concerne des points de l'exemple de réalisation discuté qui ne se rap- portent pas à l'idée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit d'amplification comportant un ampli- ficateur avec une entrée inverseuse, une entrée non inver- seuse et une sortie, une première impédance branchée entre lesdites sortie et entrée inverseuse, ainsi qu'une deuxième impédance branchée entre une borne d'entrée du circuit d'amplification et l'entrée inverseuse de l'amplificateur, caractérisé en ce que ce circuit comporte un réseau d'impé- dance avec des première et deuxième bornes de connexion, branché entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse de l'amplificateur, alors que l'impédance dudit réseau est au moins environ égale à l'impédance d'une combinaison parallèle des première et deuxième impédances, mais est de signe opposé. 2. Circuit d'amplification selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le réseau d'impédance comporte un amplificateur avec une entrée inverseuse, une entrée non inverseuse et une sortie, en ce que la première borne de connexion du réseau d'impédance est raccordée d'une part à l'entrée non inverseuse de l'autre amplificateur et d'autre part, à la sortie de cet amplificateur à travers une troisième impédance, en ce qu'à travers une quatrième impédance la deuxième borne de connexion du réseau d'impé- dance est raccordée à l'entrée inverseuse dudit autre ampli- ficateur, et en ce qu'en outre une cinquième impédance est branchée entre la sortie et l'entrée inverseuse de cet autre amplificateur. 3. Circuit d'amplification selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la valeur de la troisième impédance est au moins environ égale à celle de la cinquiè- me impédance tandis que la valeur de la quatrième impédan- ce correspond au moins environ à l'impédance de la combi- naison parallèle des première et deuxième impédances. 4. Circuit d'amplification selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la valeur de la quatrième impédance est au moins environ égale à celle de la cinquiè- me impédance tandis que la valeur de la troisième impédan- 248633G ce correspond au moins environ à l'impédance de la combi- naison parallèle des première et deuxième impédances. 5. Circuit d'amplification selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ce circuit comporte un autre réseau d'impédance avec des première et deuxième bornes de connexion entre l'entrée inverseuse et l'entrée non inverseuse de l'autre amplificateur, tandis que l'impédance dudit autre réseau d'impédance correspond au moins environ à l'impédance d'une combinaison parallèle des quatrième et cinquième impédances, mais est de signe opposé. 6. Circuit d'amplification selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que ledit autre réseau d'impédan- ce comporte un amplificateur supplémentaire avec une entrée inverseuse, une entrée non inverseuse et une sortie, en ce que la première borne de connexion dudit autre réseau d' impédance est raccordée d'une part à l'entrée non inver- seuse de l'amplificateur supplémentaire et d'autre part à la sortie de cet amplificateur supplémentaire à travers une sixième impédance, que la deuxième borne de connexion dudit autre réseau d'impédance est raccordée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur supplémentaire à travers une septième impédance, alors qu'entre la sortie et l'en- trée inverseuse de l'amplificateur supplémentaire est bran- chée une huitième impédance. 7. Circuit d'amplification selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que la valeur de la sixième impédance correspond au moins environ à celle de la hui- tième impédance tandis que la valeur de la septième impé- dance correspond au moins environ à l'impédance de la com- binaison parallèle des quatrième et cinquième impédance. 8. Circuit d'amplification selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que la valeur de la septième impédance correspond au moins environ à celle de la huitiè- me impédance tandis que la valeur de la sixième impédance correspond au moins environ à l'impédance de la combinai- son parallèle des quatrième et cinquième impédances.