Brevet FR2524734A1 — publié le 19831007

La présente invention se rapporte généralement à des amplificateurs employant des étages amplificateurs en cascade, et plus particulièrement à de nouvelles formes de tels amplificateurs o est incorporéela possibilité de modifier la distribution du gain parmi les étages amplificateurs en cascade. Selon les principes de la présente invention, un moyen de réglage du gain est associé à des premier et second étages amplificateurs d'un amplificateur, lesquels étages sont connectés en cascade dans des buts d'amplifica- tion du signal Le moyen de réglage du gain ajuste simultané- ment les gains respectifs des premier et second étages amplificateurs en directions mutuellement opposées, les ajustements respectifs du gain étant en rapport, en grandeur, de façon que la distribution du gain entre les étages soit modifiée sensiblement sans perturber le gain total de l'amplificateur. Selon un mode de réalisation de l'in vention, chacun des étages amplificateurs à gain réglé comprend deux transistors qui sont disposés en configuration d'amplifica- teur différentiel, avec les émetteurs interconnectés liés au collecteur d'un transistor formant source de courant. Les trajets base-émetteur des transistorsformant sourcesde courant pour les étages respectifs sont connectés en série à une source commune de polarisation Une impédance variable en courant continu est connectée en shunt avec le trajet base-émetteur de l'un des transistors formant sourcesde courant Les variations de l'impédance en shunt introduisent des variations complémentaires des tensions Vbe des transis- tors formant sourcesde courant respectifs, avec des varia- tions complémentaires conséquentes des gains des étages respectifs Tandis que la distribution du gain entre les étages respectifs est ainsi modifiée, le gain total de l'amplificateur reste essentiellement constant, et indépendant des variations d'impédance. A titre d'exemple, l'impédance variable en courant continu comprend le trajet collecteur-émetteur d'un transis- tor supplémentaire Un courant de polarisation variable est appliqué au trajet base-émetteur du transistor supplémentaire pour modifier la conductance du trajet collecteur-émetteur du transistor supplémentaire. Un exemple d'application de la présente invention est l'obtention du creusement réglable d'un signal comme cela est révélé, par exemple, dans la demande de brevet US NO 363 868 intitulée "Adjustable Coring Circuit" déposée le 31 Mars 1982 Dans un tel circuit de creusement, un signal à creuser est appliqué à l'entrée d'un amplificateur linéaire îo et à l'entrée d'un amplificateur limiteur, les sorties des amplificateurs respectifs étant combinées en relation d'opposition de phase pour développer le signal creusé. L'amplificateur limiteur comprend deux étages amplificateurs en cascade qui sont soumis àunréglage de distribution du gain à la façon décrite ici Tandis que la distribution du gain entre les étages change, le niveau de creusement effectué par le circuit est modifié Le maintien du gain total de l'amplificateur limiteur sensiblement constant et dans ce cas c Grrespondantde façon appropriée au gain de l'amplificateur linéraire, en présence des variations de la distribution du gain, garantit de l'intégrité de l'action de creusement à tous les niveaux choisis de creusement. D'autres exemples d'applications de la présente invention sont également considérés ici, comme son utilisa- tion dans des systèmes pour le réglage automatique du gain de l'amplificateur à fréquence intermédiaire d'un téléviseur et son usage en conjonction avec des systèmes pour le réglage automatique et manuel du gain du canal de chrominance d'un téléviseur couleur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématiques annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel: La figure unique montre partiellement sous forme schématique et partiellement sous forme de bloc, un amplifi- cateur selon l'invention. Dans le mode de réalisation illustré, l'étage d'entrée d'un amplificateur de signaux à plusieurs étages comprend un premier amplificateur différentiel 20, employant deux transistors 23, 25 du type NPN avec leurs émetteurs interconnectés Les bases des transistors 23 et 25 sont connectées respectivement aux bornes I et I' d'une source 11 de signaux, de façon qu'un signal représentatif de la différence entre les potentiels apparaissant aux bornes I, I' soit sujet à une amplification par l'amplificateur Des versions en opposition de phase du signal amplifié apparaissent à travers des résistances respectives de charge 24, 26, qui sont respectivement connectées entre la borne positive (+V) d'une source d'alimentation de fonctionnement et les collecteurs respectifs des transistors 23 et 25 Le courant de fonctionnement de l'amplificateur 20 est déterminé par la polarisation d'un transistor 21 formant source de courant du type NPN qui est disposé avec son collecteur directement connecté aux émetteurs interconnectés destransis- tors 23 et 25 et son émetteur est ramené directement à la borne négative (comme la masse)de l'alimentation en courant de fonctionnement. L'étage de sortie de l'amplificateur de signaux à plusieurs étages qui est illustré comprend un second amplificateur différentiel 30 qui est couplé en cascade avec le premier amplificateur différentiel 20. L'amplificateur différentiel 30 emploie deux transistors 33, 35 du type NPN avec leurs émetteurs interconnectés. Les bases des transistors 33 et 35 sont connectéesaux collecteurs des transistors 25 et 23 respectivement afin de répondre aux sorties respectives de l'amplificateur différentiel 20 Une sortie de l'amplificateur à plusieurs étages apparaît à travers une charge 34 qui est connectée entre la borne (+V) et le collecteur du transistor 33 Une sortie en opposition de phase de l'amplificateur à plusieurs étages apparait à travers une charge 36 connectée entre la borne (+V) et le collecteur du transistor 35 Le courant de fonctionnement de l'amplificateur 30 est déterminé par la polarisation d'un transistor 31 formant source de courant du type NPN qui est disposé avec son collecteur directement connecté aux émetteurs interconnectés et son émetteur directement connecté à la base du transistor 21 formant source de courant. Afin de polariser en direct les jonctions base émetteur des transistors 31, 21 formant sourcesde courant, la borne positive d'une source de tension de polarisation en courant continu 40 est connectée parune résistance 41 à la base du transistor 31, la jonction de la résistance 41 et de la base du transistor 31 étant ramenée à la borne négative à la masse de la source 40 par la combinaison en série d'une paire de diodes 42, 43 qui sont orientées afin d'être polariséesen direct par la source de tension de polarisation 40. Un transistor supplémentaire 53 du type NPN est disposé avec son collecteur directement connecté à la base du transistor 21, et son émetteur directement connecté à l'émetteur à la masse du transistor 21, mettant ainsi son trajet collecteur-émetteur en shuntavec le trajet base- émetteur du transistor 21 formant source de courant La borne positive d'une source de tension continue et variable 50 est connectée par une résistance 51 à la base du transis- tor 53, la jonction de la résistance 51 et de la base du transistor 53 étant ramenée à la borne négative à la masse de la source 50 par une diode 52 orientée, afin d'être polarisée en direct par la source de tension 50. De façon souhaitable, chacune des diodes 42, 43, et 52 comprend un transistor du type NPN disposé en configura- tion connectéeen diode, son collecteur étant directement connecté à sa base. Dans le fonctionnement du circuit illustré, quand la tension à la borne positive de la source 50 varie, la polarisation du transistor 53 change pour faire varier la conductance de son trajet collecteur-émetteur Le trajet base-émetteur du transistor 21 formant source de courant est ainsi shunté par une impédance en courant continu d'une grandeur variable dépendant de la grandeur de la tension positive appliquée à la résistance 51 par la source 50 Une augmentation de la tension positive diminue l'impédance en shunt tandis qu'une diminution de la tension positive augmente l'impédance en shunt. Le trajet base-émetteur du transistor 31 forme un diviseur de tension avec la combinaison en parallèle de (a) le trajet base-émetteur du transistor 21 et (b)le trajet collecteur-émetteur du transistor 53, pour produire une division de la tension de polarisation apparaissant dans les diodes en série 42, 43, le rapport de division dépendant de la conductance du transistor 53 Quand l'impédance en shunt présentée par le transistor 53 diminue,la tension base- émetteur (V Ibe) du transistor 21 formant source de courant diminue, ce qui est accompagné d'une augmentation complé- mentaire de la tension base-émetteur du transistor 31 formant source de courant Inversement, quand l'impédance en shunt présentée par le transistor 53 augmente, la tension Vbe du transistor 21 augmente, ce qui est accompagné d'une diminution complémentaire du V be du transistor 31. Une variation de la tension fournie par la source a ainsi pour conséquence une introduction de variations complémentaires des courants de fonctionnement des amplifi- cateurs différentiels 20 et 30 et par conséquent, des variations complémentaires des gains respectifs des deux étages en cascade de l'amplificateur à plusieurs étages. Avec une variation de l'impédance en courant continu présentée par le transistor 53 ayant un effet négligeable sur la tension de polarisation apparaissant à travers les diodes 42, 43,le gain total de l'amplificateur à plusieurs étages, proportion- nel au produit des grandeurs descourantsde fonctionnement des étages respectifs, reste sensiblement non perturbé tandis que la distribution du gain entre les étages respectifs change. On utilisera avantageusement les caractéristiques ci-dessus décrites dans le circuit de creusement décrit dans la demande de brevet US ci-dessus mentionnée N'363 868. Dans un tel usage de la présente invention, des amplifica- teurs différentiels 20 et 30 servent d'étages en cascade d'une amplificateur limiteur à plusieurs étages, dont la sortie est combinée en relation d'opposition de phase avec la sortie d'un amplificateur linéaire produisant une trans- lation de signaux en parallèle des signaux d'entrée d'une source commune Le gain total de l'amplificateur limiteur, détermine par la tension de polarisation établie dans les diodes 42, 43 par la source 40, est établi pour une égalité avec le gain du trajet de translation linéaire en parallèle, de façon que la conséquence de la combinaison des signaux soit un creusement précis des signaux d'entrée La profondeur ou le niveau du creusement cependant est soumis à une variation par le réglage de la distribution du gain entre les étages en cascade de l'amplificateur limiteur par l'action de la variation de la tension fournie par la source 50 Un décalage de la distribution dans le sens augmentant le gain de l'étage d'entrée réduit le niveau de creusement (c'est- à-dire diminue la grandeur du coeur retiré des signaux d'entrée), tandis qu'un décalage de la distribution dans le sens qui diminue le gain de l'étage d'entrée augmente le niveau de creusement Cependant, avec le gain total de l'amplificateur limiteur qui est sensiblement non perturbé par les variations de distribution de gain, la précision du creusement est essentiellement assuréeà tous les niveaux choisis de creusement. Dans d'autres applications de la présente invention, une variation indépendante du gain total de l'amplificateur à plusieurs étages peut de plus être souhaitée Dans un tel cas, la source 40, par exemple peut également produire une tension variable pour introduction de la variation totale du gain A titre d'exemple, les amplificateurs différentiels et 30 peuvent servir d'étages en cascade dans l'amplifi- cateur à plusieurs étages à fréquence intermédiaire dans un téléviseur, la source 40 étant constituée par un système de réglage automatique du gain répondant à l'amplitude de la synchronisation Sur une certaine partie appropriée de la plage de réglage automatique du gain, la source 50 peut également être rendue sensible à une tension dérivée du système de réglage automatique du gain pour décaler relativement le foyer de l'action de réglage du gain d'un étage à un autre. Dans de telles opérations, l'effet des variations de la source 50 contre à une certain degré souhaité, l'effet des variations de la source 40 sur le gain du premier étage, tandis que l'effet des variations de la source 50 renforce l'effet des variations de la source 40 sur le gain de l'autre étage. Dans une autre exemple d'utilisation de la présente invention, les amplificateurs différentiels 20 et 30 peuvent servir d'étages en cascade dans le canal de chrominance d'un téléviseur couleur dans la boucle d'un système de réglage automatique de chrominance à boucle fermée, la tension de réglage automatique de chrominance répondant à l'amplitude d'une composante de salve dérivée de la sortie de l'étage 30 Si la composante de chrominance délivrée aux démodulateurs du téléviseur est dérivée de la sortie de l'étage 20, plutôt que de l'étage 30, la source 50 peut par exemple servir à produire une fonction de réglage manuel. de la chrominance, en ajustant la grandeur de la composante délivrée de chrominance sans perturber la boucle de réglage automatique de chrominance (comme l'amplitude à la sortie de l'étage 30 est sensiblement non affectée par une variation de la distribution du gain). Tandis que la présente invention a été illustrée dans le contexte spécifique de la variation de la distribu- tion du gain entre deux étages en cascade, on notera que les principes de l'invention peuvent facilement s'étendre à un plus grand nombre d'étages en cascade. R E VENDI CA T I ON S 1 Amplificateur caractérisé par: des premier ( 20) et second ( 30) étages amplificateurs de signaux connectés en cascade; et un moyen de variation du gain ( 50-53) couplé auxdits premier et second étages amplificateurs de signaux pour faire simultanément varier les gains respectifs desdits premier et second étages amplificateurs de signaux en directionsmutuellement opposées de façon à modifier la distribution du gain entre lesdits étages, sensiblement sans perturber le gain total dudit amplificateur. 2 Amplificateur selon la revendication 1, carac- térisé par une source de tension continue de polarisation ( 50), le premier étage amplificateur de signaux ( 20) dérive son courant de fonctionnement du collecteur d'un premier transistor formant source de courant ( 21); le second étage amplificateur de signaux ( 30) dérive son courant de fonctionnement du collecteur d'un second transistor formant source de courant ( 31); les trajets base-émetteur desdits premier et second transistorsformant sourcesde courant sont connectés en série à travers la source de tension continue de polarisa- tion; le moyen de variation du gain comprend une impédance variable en courant continu ( 53) couplée à travers le trajet base-émetteur de l'un desdits transistors formant sources de courant. 3 Amplificateur selon la revendications 1, caractérisé en ce que: les premier ( 20) et second ( 30) étages amplificateurs de signaux comprennent des premier ( 21) et second ( 31) transistors, chacun ayant une base, un émetteur et un collecteur; ledit premier étage amplificateur de signaux dérivant son courant de fonctionnement du collecteur dudit premier transistor et ledit second étage amplificateur de signaux dérivant son courant du collecteur dudit second transistor; une source de tension continue de polarisation ( 42, 43); un moyen de polarisation pour polariser en direct les jonctions baseémetteur desdit premier et second transistors, ledit moyen de polarisation comprenant un moyen ( 41, 42, 43) pour connecter les trajets base-émetteur desdits premier et second transistors en série à travers ladite source de tension de polarisation; une impédance variable en courant continu ( 53) couplée à travers le trajet base-émetteur de l'un desdits transistors. 4 Amplificateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'impédance variable en courant continu comprend un troisième transistor ( 53) ayant une base, un émetteur et un collecteur, le trajet collecteur- émetteur dudit troisième transistor étant connecté en shunt avec le trajet base-émetteur du premier transistor ( 21). 5 Amplificateur selon la revendications 4, caractérisé par: une diode ( 52) connectée en shunt avec le trajet baseémetteur du troisième transistor une source de tension continue variable ( 50) un moyen, comprenant une résistance ( 51) pour produire un couplage conducteur de courant continu entre la base du troisième transistor et la source de tension continue variable 6 Amplificateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la source de tension de polarisation comprend un certain nombre de jonctions de semiconducteurs connectées en série ( 42,43), avec la combinaison en série d'une seconde résistance ( 41) et d'une source de tension continue ( 40) connectée en shunt avec lesdites jonctions de semiconducteurs connectées en série. 7 Amplificateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier étage amplificateur de signaux ( 20) comprend des quatrième ( 23) et cinquième ( 25) transistors, chacun ayant une base, un émetteur et un collecteur; les émetteurs desdits quatrième et cinquième transistors étant connectés en commun au collecteur dudit premier transistor ( 21); et le second étage amplificateur ( 30) comprend des sixième ( 33) et septième ( 35) transistors, chacun ayant une base, un émetteur et un collecteur, l'émetteur desdits sixième et septième transistors étant connecté en commun au collecteur dudit second transistor( 31). 8 Amplificateur selon la revendication 7, caractérisé par une source ( 11) de signaux à amplifier qui est couplée entre les bases des quatrième ( 23)et cinquième ( 25) transistors; les bases des sixième ( 33) et septième ( 35) transistors étant attaquées en push-pull par des signaux amplifiés apparaissant aux collecteurs des quatrième et cinquième transistors; et en ce que des signaux de sortie en push-pull sont dérivés des collecteurs des sixième et septième transistors. 9 Amplificateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier transistor est le transis- tor ( 21) et la seconde résistance ( 41) est connectée entre la source de courant continu ( 40) et la base du second transistor ( 31).