Brevet FR2508252A1 — publié le 19821224

La présente invention concerne des l)erfection- nenients relatifs à un amplificateur de puissance dou- ble à symétrie complémentaire de classe B et, plus particulièrement, elle vise à réduire la distorsion S de recouvrement spécifiquement présente dans des ampli- *ficateurs de ce type. Les amplificateurs de puissance de la techni- que antérieure rentrant dans la classe concernée par la présente invention ont fait apparaître des caracté- ristiques opératoires peu souhaitables qui sont la cau- se d'une réduction de leur efficacité, ainsi que de la qualité de reproduction des signaux d'entrée. Les amplificateurs doubles à symétrie complé- mentaire de classe B sont suffisamment bien connus dans la technique antérieure pour ne pas devoir se référer spécifiquement, si ce n'est à titre d'exemple, aux nom- breuses sources d'informations concernant ces appareils. On se référera à ce propos aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 374 441 et 3 900 790 qui concernent des amplificateurs du pype à symétrie complémentaire de classe B, mais sans cependant faire mention ni suggérer la nouvelle relation non évidente entre les différents éléments telle qu'elle apparaîtra dans la description détaillée ci-après de la forme de réalisation donnée à titre d'illustration. On obtient les avantages de la présente inven- tion et on en réalise les objets grâce à un système com- biné dans lequel on intercale un multiplicateur de ten- sion à faible impédance entre un étage de sortie sous forme d'un transistor double à symétrie complémentaire de classe B et un amplificateur raccordé à une source de signaux, spécifiquement, des signaux basse fréquence. La nouvelle combinaison non évidente donne lieu à une réduction considérable de la "bande morte" dans le phé- nomène d'amplification en classe B On utilise un mon- tage à réaction interne supplémentaire dans l'étage de 2 S? 08252. sortie de l'amplificateur de classe B en vue de réduire les nonlinéarités qui peuvent exister, tandis que l'on utilise un montage à réaction de tension général pour stabiliser l'ensemble de l'amplificateur en ce qui concerne sa transrésistance Un montage à réaction de courant continu supplémentaire peut être utilisé pour maintenir la tension de sortie au niveau désiré. Il est à noter que l'introduction du multipli- cateur de tension donne lieu à une très faible impédan- ce de courant alternatif à l'entrée du circuit double à symétrie complémentaire de classe B en assurant ainsi l'importante réduction de la "bande morte", tout en maintenant une marge de sécurité substantielle pour em- pêcher la conduction des deux transistors du premier étage dans l'amplificateur double à symétrie complémen- taire. L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 est un schéma électrique d'un am- plificateur de puissance à basse fréquence mettant en application les principes de la présente invention; la figure 2 est une vue partielle agrandie d'une partie de la figure 1; et la figure 3 est une vue schématique agrandie de la même manière, illustrant un circuit de la techni- que antérieure. On se référera tout d'abord à la figure 1 qlui illustre un amplificateur de puissance double 10 à symé- trie complémentaire de classe B englobant des étages d'attaque, cet amplificateur comportant une borne d'en- trée 11 destinée à être raccordée à une source appro- priée de signaux basse fréquence, ainsi qu'une sortie raccordée à un récepteur 41. La partie inférieure de gauche de la figure 1 comprend un transistor amplificateur de signaux 14 corn- t SO 8252. portant une base, un émetteur et un collecteur 15, lb et 17; un transistor multiplicateur de tension 36 com- portant un émetteur, une base et un collecteur 37, 38 et 39, ainsi qu'une première et une seconde paire de transistors 28, 32 et 20, 24 raccordées en une configu- ration double à symétrie complémentaire. Le transistor 20 comprend un émetteur, une ba- se et un collecteur 21, 22 et 23; le transistor 24 com- prend un collecteur, une base et un émetteur 25, 26 et 27; le transistor 28 comprend un émetteur, une base et un collecteur 29, 30 et 31; tandis que le transistor 32 comprend un émetteur, une base et un collecteur 33, 34 et 35 Les transistors 20 et 28 sont du type à conduc- tivité opposée par rapport aux transistors 24 et 32. Dans la forme de réalisation illustrée, la base 15 du transistor 14 est raccordée à la borne d'en- trée ll-via un condensateur 12 et une résistance 13. Cette base 15 est également raccordée à la masse via une résistance 18 à laquelle un condensateur 19 est rac- cordé en parallèle L'émetteur 16 du transistor 14 est raccordée à la masse, tandis que son collecteur est raccordé à la borne positive 40 via des résistances 43, 44 et 45. Le collecteur 39 du transistor 36 est raccordé à la base 30 du transistor 28, ainsi qu'à la jonction entre les résistances 43 et 44; sa-base 38 est raccordée à la jonction entre les résistances 45 et 44, tandis que son émetteur 37 est raccordé à la base 34 du transistor 32 et au collecteur 17 du transistor -14. Le collecteur 31 du transistor 28 est raccordé à la borne positive 40 via une résistance 47, ainsi qu'à la base 22 du transistor 20, tandis que son émet- teur 29 est raccordé à l'émetteur 33 du transistor 32, à la masse, via une résistance 49 et un condensateur 51, ainsi qu'aux collecteurs 23 et 25 des transistors 20 et 24, via une résistance 48. fl Oe 25 a Le collecteur 35 du transistor 32 est raccor- dé à la base 26 du transistor 24, ainsi qu'à la masse via la résistance 46, tandis que son émetteur 33 est raccordé aux collecteurs 23 et 25 des transistors 20 et 24 via la résistance 48. L'émetteur 21 du transistor 20 est raccordé à la borne positive 40, tandis que son collecteur 23 est raccordé au récepteur 41 via un condensateur 52 De la même manière, le collecteur du transistor 24 est raccordé au récepteur 41 via le condensateur 52, ainsi qu'à la base 15 du transistor 14, via une résistance L'émetteur 27 du transistor 24 est raccordé à la masse. Le tableau ci-après donne les valeurs des com- posants illustrés en figure 1: Chiffre de référence Description 13 Résistance de 12 kohms 18 Résistance de 100 kohms 43 Résistance de 12 kohms 44 Résistance de 2,2 kohms Résistance de 4,7 kohms 46 Résistance de 330 kohms 47 Résistance de 330 kohms 48 Résistance de 33 kohms 49 Résistance de 12 kohms Résistance de 560 kohms 19 Condensateur de 22 p F 14 Transistor type BC 239 C Transistor type 2 N 6003 24 Transistor type 2 N 6012 28 Transistor type 2 N 6012 32 Transistor type 2 N 6003 36 Transistor type 2 N 6012 La figure 2 illustre le multiplicateur de ten- sion représenté par une résistance 64 faisant partie d'un réseau de résistances de division de tension 63, 64 2508 $ 252 et 65 j cette résistance 64 étant raccordée aux bases 57 et 61 des transistors 55 et 59 respectivement, les- quels sont illustrés dans une configuration semblable à celle de la figure 1, à propos des transistors 28 et 32 Comme le montre la figure 2, le transistor 55 comporte un émetteur, une base et un collecteur 56, 57 et 58, tandis que le transistor 59 comporte un émetteur-, une base et un collecteur 60, 61 et 62, la relation mu- tuelle vis-à-vis de l'illustration de la figure 1 de- vant à présent apparaître. La figure 3 illustre un étage d'attaque spéci- fique de la technique antérieure pour un amplificateur double à symétrie complémentaire de classe B, cet étage d'attaque comprenant un transistor 70 comportant un émetteur, une base et un collecteur 71, 72 et 73, un transistor 74 comportant un émetteur, une base et un collecteur 75, 76 et 77, ainsi que deux résistances 78 et 79 raccordées de la manière illustrée L'impédance du circuit équivalent représenté par la résistance 64 en figure 2 peut être calculée en utilisant la formule R 1 -1 -hfe R 1 R 11 R 2 Rof = + BR o B = 1 et Rm = (R 11 R) m 11 2 ie pour un amplificateur à basse fréquence: hfe est envi- ron 400; hie est environ 5 000 R 1, ( 44) = 2,2 kohms, R 2 ( 45) = 4,7 kohms et R 1 11 R 2 = 1,5 kohms; Rm = -203 kohms; et B = 1 kohms Dès lors: R =, 23, of 1 + -203 = 23 ohms. -2,2 La faible impédance calculée est une approxi- mation d'un court-circuit de courant alternatif Il en résulte une réduction de la "bande morte" de l'amplifi- cateur de puissance d'un facteur de 4, une réduction de 1,2 à 0,3 volt ayant été obtenue dans un cas au moins. Dans la forme de réalisation illustrée, on prévoit également un montage à réaction interne de cou- rant continu qui est couplé à la masse par courant al- ternatif et est constitué d'un circuit partant du col- lecteur 23 du transistor 20 et du collecteur 25 du transistor 24 et passant par les résistances 48 et 49, ainsi que le condensateur Si Ce montage à réaction a pour effet de stabiliser le gain de tension d'environ 3,75 tel qu'il est déterminé par les valeurs des résis- tances 48 et 49, tôut en assurant une réduction de la tension requise du signal émis par l'étage d'entrée, ainsi qu'une réduction supplémentaire des non-linéarités associées à un amplificateur de classe B; cette action a lieu avant que le circuit à réaction général prévu dans l'amplificateur illustré et passant par les résis- tances 50 et 18 soit opérant. 1 S Il a été déterminé qu'un amplificateur réalisé en utilisant des composants ayant les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessus assurait un gain de 46 qui est égal à 34 db, tout en fournissant une tension de sor- tie de 4 volts en courant continu qui donne une tension de sortie de crête à crête pratiquement égale avec une source d'alimentation spécifique de 8,5 volts. L'homme de métier comprendra que d'autres va- riantes de la forme de réalisation illustrée peuvent être envisagées sans se départir de l'esprit et du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Amplificateur-double à symétrie complémen- taire de classe B comprenant, en combinaison: un étage de sortie comprenant des premier et se- cond éléments régulateurs de courant du type à conduc- tivité opposée, ayant des bornes d'entrée, ainsi que des bornes de sortie raccordées à une charge commune; un étage d'entrée comprenait des éléments régula- teurs de courant ayant des bornes de sortie et des bor- nes d'entrée; un circuit raccordant les bornes de sortie de l'étage d'entrée-aux bornes d'entrée des premier et se- cond éléments régulateurs de courant de l'étage de sor- tie; et - un circuit raccordant une source de signaux aux bornes d'entrée de l'étage d'entrée, ce circuit compre- nant un multiplicateur de tension à faible impédance. 2 Amplificateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le multiplicateur de tension à faible impédance comprend un dispositif régulateur de courant ayant une borne d'entrée, une borne de sortie et une borne commune, ainsi qu'une premièr e et une se- conde impédance raccordées entre la borne d'entrée et les bornes de sortie et commune. 3 Amplificateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bornes commune et de sortie du multiplicateur de tension sont raccordées entre les bornes d'entrée de l'étage de sortie, la borne de sor- tie étant raccordée à une source de courant-électrique. 4 Amplificateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage de sortie est constitué d'un premier transistor PNP comportant une base, un col- lecteur et un émetteur, ainsi que d'un deuxième transis- tor NPN comportant une base, un collecteur et un émet- teur, les émetteurs étant interconnectés pour constituer la borne de sortie, tandis que les bases constituent les bornes d'entrée, le multiplicateur de tension étant raccordé entre ces bases. Amplificateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le multiplicateur de tension com- prend un troisième transistor ayant une base, un collec- teur et un émetteur, l'émetteur et le collecteur de ce troisième transistor étant raccordés aux bases respec- tives des premier et deuxième transistors, une première impédance est raccordée entre l'émetteur et la base, une seconde impédance est raccordée entre le collecteur et la base, tandis qu'une source de courant électrique est raccordée entre les collecteurs des premier et troi- sième transistors et le collecteur du deuxième transis- tor. 6 Amplificateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la première impédance a une va- leur sensiblement supérieure à celle de la seconde impé- dance. 7 Amplificateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les première et seconde impédances sont des résistances.