Brevet FR2547470A1 — publié le 19841214

La présente invention concerne un dispositif de régulation de courant de polarisation des étages de sortie des amplificateurs à symétrie complémentaire ou semi-complémentaire. On sait que le fonctionnement correct,au point de vue de la distorsion et de la stabilité en température,des étages de sortie des amplificateurs de puissance nécessite la mise en oeuvre de certains moyens appropriés. Les semi-conducteurs,tels les transistors,ont besoin,pour fonctionner,que le niveau du signal appliqué à leur entrée soit supérieur à la tension de la jonction base-émetteur,ce qui pose le problème de leur polarisation dans le fonctionnement en montage complémentaire.Une solution d'approche consiste à monter une ou plusieurs diodes,parcourues par un courant continu,de telle sorte que la tension de jonction des semi-conducteurs complémentaires soit compensée.Des améliorations ont été faites à ce dispositif en utilisant, dans une branche d'alimentation,un générateur de courant,ce qui a pour effet de créer une dissymétrie. L'invention vise un montage symétrique,utilisant comme régulateur de courant de polarisation,un opto-coupleur dont la diode émettrice est branchée dans le circuit de mesure,et l'élément récepteur aux bornes des bases des semi-conducteurs complémentaires. Compte-tenu des caractéristiques de transfert entrée/sortie d' un opto-coupleur,dans les montages considérés,toute augmentation du courant principal fait rostre le courant de la diode émettrice,ce qui rend le transistor récepteur plus conducteur et a pour effet de diminuer l'écart de tension des bases des transistors complémentaires.Cette diminution de la différence de potentiel des bases agit en faisant décroitre le courant de polarisation.L'effet inverse se produit en cas d'une diminution de ce courant.Un point d'équilibre s'établit,qui dépend du réglage initial du courant de mesure. L'invention sera bien comprise grâce à la description de quatre variantes d'utilisation du régulateur de courant de polarisation et des étages de sortie qui y sont rattachés. Selon la variante représentée sur la figure 1,l'étage d'entrée comporte un amplificateur différentiel avec les transistors (18) et (19),la résistance (20) venant de l'alimentation négative va aux émetteurs de (18) et (19) et la résistance (21) venant du positif est reliée au collecteur de (19).La résistance (22) est reliée entre la base du transistor d'entrée (19) et le commun du montage.La base du transistor (18) est raccordde à un pont diviseur constitué par les r8sistances (t5) et (16). Suivant la caractéristique essentielle de l'invention,ltétags de sortie comporte les transistors de puissance (10) et (11) qui ont dans leur émetteur,de part et d'autre de la sortie,la diode (1), la résistance (8) et,la diode (2),la résistance (9).Le transistor NPN (11) a son collecteur relié au plus,le transistor PNP (10) a son collecteur relié au moins.En dérivation,à travers la résistance (3) est branchée la diode émettrice d'un opto-coupleur (4).La résistance (3) est ajustable et règle le courant qui est régulé dans la branche qui joint les émetteurs des transistors (10) et (ll).L'ajustement de la résistance (3) peut aussi être effectué thermiquement.Dans un ensemble intégré,la résistance (7) qui peut être comprise entre zéro et plusieurs centaines d'ohms est choisie ajustable. La base du transistor (17) reçoit le signal issu de l'étage précédent et la borne positive est appliquée sur son émetteur.Le collecteur du transistor (17) est relié à la base du transistor (11) et,à travers les diodes (5) zéner et (6),en parallèle sur le semi-conducteur récepteur de l'opto-coupleur (4),relié à la base du transistor (tO) et à une résistance (14) dont l'autre extrémité va à la polarité négative de l'alimentation. La figure 2 représente un autre schéma de sortie d'amplificateur avec les caractéristiques du schéma de la figure 1 Les transistors (10) et (11) sont ceux du montage complémentaire,ltémetteur du transistor (11) est raccordé à la base du transistor de puissance (12).Branchée à l'émetteur du transistor (12),on trouve la diode (1), la résistance (8) et la sortie;;ensuite,la résistance (9),la diode (2) qui va au collecteur du transistor (12),relié lui-meme à la borne négative de l'alimentation par son émetteurLLa base du transistor (t3) est raccordée,d'une part à la résistance (14) qui va à la polarité négative,et au collecteur du transistor complémentaire (10) d'autre part.Aux bornes de l'anode de la diode (1) et de la cathode de la diode (2),et en dérivation,4pnt branchées la résistance ajustable (3) et,en strie,la diode de l'opto-coupleur (4).La résistance (15) joint les émetteurs des transistors (il) et (12).Entre les bases des transistors complémentaires (10) et (11),en plus du signal à amplifier venant sur les bases,il y a,d'une part,la résistance (7) en série avec le semi-conducteur de l'opto-coupleur (4),et,d'autre part,les diodes (5) zéner et (6),en dérivation.La résistance (16) est branchée entre base et collecteur du transistor opto-coupleur. La figure 3 représente une autre configuration d'étage de sortie pour amplificateur de signaux lectriques.Les transistors NPN (11) et (12) et les transistors PNP (10) et (13) peuvent être montés en Darlington.Le collecteur des transistors (11) et (12) est relié à la borne d'alimentation positive.Le collecteur des transistors (10) et (13) est relié à la borne d'alimentation ngative.Les moyens de polarisation,caractéristiques de l'invention,utilisent le photo-coupleur (4) qui reçoit,sur la diode mettrice,le signal de mesure dérivé à travers la résistance (3) et pris sur l'anode de la diode (1), en série avec les résistances (8) et (9),et sur la cathode de la diode (2).Les résistances (14) et (15) sont respectivement entre les émetteurs des transistors (10) et (13) et des transistors (11) et (12).La différence de potentiel des bases des transistors (10) et (11)est contrôlée par le courant principal à travers la diode émettrice du photo-coupleur (4) qui agit optiquement sur le semi-conducteur récepteur branché à travers la résistance (7),côté collecteur a la base du transistor (11) et côté émetteur à la base du transistor (1O).Entre les bases des transistors (tl) et (10) se trouvent la diode zéner (5) et la diode (6). La figure 4 montre une autre variante d'étage de sortie avec les transistors complémentaires (10) et (11) et les transistors de puissance (12) et (13).Dans ce nouveau schéma,le circuit de mesure, qui comporte la résistance (3) et,en série9la diode émettrice du photo-coupleur (4),est en dérivation sur les éléments du circuit de sortie,constitué par la diode (1),la résistance (8),et la résistan- ce (9),la diode (2) disposées symétriquement sur la sortie.tes éwet- teurs des transistors (12) et (13) sont relids,pour le premier,à 1' alimentation positive,et,pour le second,à l'alimentation négative. Le circuit récepteur de ltopto-coupleur (4) est également relié a travers la résistance (7),dont la valeur peut âtre nulle,entre les bases des transistors complémentaires (10) et (11).0n retrouve la diode zéner (5) et la diode (6).Sur la polarité négative est monté le transistor (14),avec sur sa base,des diodes (16),reliées au cQmmun par la résistance (17),et au moins par une cathode.Une résistance (15) relié l'émetteur à la polarité négative.Le transistor (20),qui reçoit le signal à tran3mettre,est branché côté émetteur sur la polarité d'alimentation pcsitive,et côté collecteur sur la base du transistor (11),complémentaire du transistor (lO).La résis- tance (21) est placée entre la polarité positive et la base du transistor (20).Les résistances (18) t (19) relient respectivement les collecteur ges transistors (10) et (11) aux polarités négative et positive de l'alimentation issue de la source à tension continue, non représentée. Il est bien évident que les schdmas qui viennent d'être fournis ne sont que des exemples cités à titre indicatif et ne donnent qu'un aperçu des montages de quelques étages de sortie utilisant le régulateur de courant de polarisation. REVENDICATIONS. 1. Régulateur de courant de polarisation associé aux amplificateurs à symétrie complémentaire et comportant deux circuits séparés,caractérisé en ce qu'il comporte dans le circuit principal deux diodes (1) et (2) et deux résistances (8) et (9),qui constituent les éléments nécessaires à l'obtention d'un circuit de mesure pris en dérivation. 2. Régulateur de courant de polarisation selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le circuit de mesure comporte une résistance ajustable (3) permettant d'initialiser le courant de polarisation à la valeur requise. 3. Régulateur de courant de polarisation selon les revendications 1 et 2,caractérisé par le fait que les deux circuits séparés sont couplés par l'intermédiaire d'un opto-coupleur (4).Le premier circuit qui utilise la diode émettrice est placé dans le circuit de mesure,le second utilise l'élément récepteur mis aux bornes des semiconducteurs inclus dans l'étage à symétrie complémentaire. 4. Régulateur de courant de polarisation selon les revendications 1 et 3,caractérisé par le fait que,en parallèle sur 11 élément récepteur de l'opto-coupleur,est branchée une diode zéner (5) en série avec une diode (6). 5. Etages de sortie utilisant le régulateur de courant de polarisation selon l'ensemble des revendications 1 à 4,caractérisés par le fait qu'ils comportent,d'une parte circuit récepteur d'un optocoupleur (4) branché entre les bases des semi-conducteurs complémentaires (10) et (11) et,d'autre part,dans le circuit de puissance des semi-conducteurs (12) et (13),deux diodes (1) et (2) et deux résistances (8) et (9).La disposition des deux diodes et des deux resistances précitées est symétrique par rapport à la sortie et par rapport aux alimentations.Le circuit comportant la diode émettrice de 1' opto-coupleur (4) est branché aux extrémités des diodes (1) et (2).