Brevet FR2572872A1 — publié le 19860509

Perfectionnements aux appareils de reproduction et d'amplification du son en haute fidélité. L'invention est relative aux appareils de reproduction et d'amplification du son en haute fidélité à au moins deux étages, du type push-pull série. Dans de tels appareils, l'étage de puissance de l'amplificateur comprend deux tubes amplificateurs dont le premier (appelé ci-après "tube positif") reçoit sur son anode une tension positive régulée et dont le deuxième (appelé ci-après "tube négatif") reçoit sur sa cathode une tension négative régulée, égale en valeur absole à la susdite tension positive. La cathode du tube positif et l'anode du tube négatif sont reliées à la ligne, dite de "point chaud", qui alimente le haut-parleur de l'appareil. Comme le demandeur vient de le constater, ce montage provoque sur la cathode du tube positif un effet de contre-réaction vis-à-vis de la grille de commande du même tube, ce qui diminue le degré d'amplification de ce tube positif.En d'autres termes, ledit montage introduit une dissymétrie dans la sinusoide du signal envoyé par l'amplificateur au haut-parleur par l'intermédiaire de la susdite ligne, les demi-ondes positives de cette sinusoïde ayant, toutes choses égales par ailleurs, une amplitude plus fai ble que les demi-ondes négatives. Le signal acoustique qui est émis par le haut-parleur s'en trouve fortement pertur bé. De plus, il se produit sur la ligne de point chaud une distorsion par harmonique d'ordre pair. Pour atténuer cet inconvénient, il est connu d'utiliser un ou plusieurs circuits de contre-réaction. La contre-réaction a pour but de réinjecter une partie du signal de sortie de l'étage de puissance de l'amplificateur sur rentrée de celui-ci, en opposition de phase, afin de comparer les signaux d'entrée à ceux de sortie et de cor riger les défauts générés par l'amplificateur lui-même. Le résultat en est que les défauts masqués par cet artifice restent toujours présents et, de surcroît, perturbent les signaux répétitifs qui suivent l'impulsion précédente. En musique, les impulsions n'étant jamais les mêmes, la pre mière impulsion sert de référence pour corriger 11 impulsion suivante, d'où un décalage permanent d'une période. L'ef ficacité du système connu à contre-réaction ne peut appa raire qu'à la deuxième impulsion, à condition qu'elle soit identique à la première.Or la musique étant un signal aléatoire, la correction réinjectée avec une certain temps de retard dégrade en permanence la forme du signal musical en diminuant l'amplitude des susdites demi-ondes négatives, ce qui altère la pureté du son émis par le haut-parleur. L'invention est relative aussi aux appareils de reproduction et d'amplification du son dans lesquels les tubes amplificateurs sont remplacés par des transistors équivalents (notamment des transistors à effet de champ) dont, comme on le sait, les émetteurs, bases et collecteurs (ou sources, portes et drains) remplacent respectivement les cathodes, grilles de commande et anodes des tubes susvisés. Ces appareils à transistors souffrent en effet des mêmes inconvénients que les appareils similaires à tubes. Dans la suite, on qualifiera de "positifs" et l'négatifs" les transistors remplissant les mêmes fonctions respectivement que les tubes positifs et négatifs. C'est la raison pour laquelle on désignera ci-après les tubes et transistors sous l'appellation commune d'organes amplificateurs. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients des appareils du type défini ci-dessus, qu'ils soient à tubes ou à transistors (notamment transistors à effet de champ), sans faire naître en contrepartie de nouveaux inconvénients tels que ceux liés aux circuits connus de contre-réaction. A cet effet, l'appareil en question est essentiellement caractérisé par l'application d'une réaction compensatrice sur celui/9es ffi ages précédents de l'ampli- ficateur qui est associé à l'9rgane amplificateur positif, cette réaction compensatrice étant proportionnelle à la tension de sortie appliquée au haut-parleur et étant déterminée de façon à augmenter l'amplitude des demi-ondes positives de la sinusolde du signal appliqué au haut-parleur jusqu'à une valeur sensiblement égale, toutes choses égales par ailleurs, à celle des demi-ondes négatives de cette sinusoïde. Selon une solution avantageuse applicable au cas où les organes amplificateurs -sont des tubes, la réaction compensatrice peut être une tension positive appliquée sur la cathode de celui des deux tubes de l'étage précédent ou "driver" qui commande la grille du tube positif de l'étage de puissance. Selon une variante applicable au cas où les organes amplificateurs sont des transistors et en particulier des transistors à effet de champ, la réaction compensatrice peut être une tension positive appliquée sur l'émetteur ou source de celui des deux transistors de l'é tageprédédent ou "driver" qui commande la base ou porte du transistor positif de l'étage de puissance. La détermination de la valeur de cette réaction-compensatrice peut se faire aisément à laide d'un oscilloscope, soit une fois pour toutes pour une série d'appareils par un calibrage approprié des composants de l'appareil, soit sur chaque appareil par réglage d'une résistance variable. On constate par expérience que l'invention atteint bien le but défini ci-dessus. L'invention va être maintenant décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés. La figure 1 représente le schéma simplifié d'un appareil monophonique à tubes agencé conformément à l'invention. La figure 2 représente l'allure des signaux adressés au haut-parleur par un appareil du type pushpull série, respectivement sans contre-réaction, avec contreréaction de type connu et avec le système conforme à l'invention, dans les mêmes conditions de fonctionnement. L'appareil dont le schéma est représenté à la figure 1 comprend un étage de puissance A, un circuit excitateur ou "driver1, B et un étage déphaseur C. L'étage de puissance A comprend un tube nFc- sitif 1 et un tube négatif ~ 2 dont on a désigné par 3 la cathode, par 4 l'anode, par 5 la grille de commande, par 6 la grille-écran et par 7 la grille de suppression. Le tube supérieur 1 reçoit sur son anode 4 une tension positive régulée + V et le tube inférieur 2 reçoit sur sa cathode 3 une tension négative régulée -V (V étant par exemple égale à 200 volts). La cathode 3 du tube positif 1 et l'anode 4 du tube négatif 2 sont reliées à la ligne de point chaud 8 qui alimente le haut-parleur 9 de l'appareil. L'étage excitateur B comprend un double tube positif 10 et un double tube négatif 11, choisis pour assurer les meilleures performances. Un montage à simples tubes équi valent pourrait d'ailleurs être utilisé pour atteindre le même but. Les doubles tubes positif 10 et négatif 11 sont montés en push-pull série. Les performances ont été aug mentées en symétrisant le montage par adjonction, à chacun de ces tubes, de deux résistances 22, 23 et 2t, 25 qui pré sentent la même valeur que la résistance interne de ces tu bes eux-mêmes. C Enfin l'étage déphaseur/ccTprend un double tube 16 avec réglage d'équilibrage', afin d'obtenir une symétrie parfaite des signaux ou de la sinusoïde de référence. Un simple tube pourrait d'ailleurs être utilisé dans cette fonction classique de déphaseur. La cathode du tube positif 1 est soumise à un effet de contre-réaction, la tension de cathode variant dans le même sens que la tension de la grille 5 du même tube. Cette contre-réaction agit exclusivement sur la demi-onde posi tive, si bien que la sinusoïde du signal reçu par le hautparleur 9 se présente comme indiqué à la partie a de la figure 2 où l'on constate que l'amplitude de la demi-onde positive est nettement plus petite que l'amplitude de la demionde négative. Les dispositifs connus de correction par contreréaction auxquels il a été fait allusion ci-dessus ont pour effet de comprimer la demi-onde négative, comme représenté à la partie b de la figure 2, ce qui présente les inconvénients rappelés ci-dessus. Conformément à l'invention, il est appliqué une réaction compensatrice 21 sur la cathode 12 de celui 10 des tubes excitateurs 10,11 de l'étage B qui commande la grille 5 du tube positif 1 de l'étage A.Cette réaction est constituée par une fraction de la tension de sortie prélevée sur la ligne de point chaud 8 et est déterminée de façon à augmenter l'amplitude des demi-ondes positives de la sinusoïde du signal appliqué au haut-parleur 9, jusqu'à une valeur égale (toutes choses égales par ailleurs) à celle des demi-ondes négatives de cette sinusoïde. C'est ce que l'on a représenté à la partie c de la figure 2. Le signal étant totalement symétrique, l'amplificateur selon l'invention peut fonctionner sans contre-réaction. Ce montage permet une attaque directe du hautparleur 9 sans transformateur de sortie. De ce fait, on obtient une bande passante très étendue de moins de 10 Hz à plus de 100 kHz. Ce montage est insensible aux courts-circuits et aux pertes en ligne. Les résistances 22,23 et 24125,due mêmes valeurs, stabilisent totalement le montage en augmentant son amortissement et sa bande passante. Si la musicalité n'est-pasl'objet de l'amplification, il peut être ajouté une contre-réaction habituelle, partant d'un point 26 de la ligne de point chaud 8 vers un point chaud 27 convenablement choisi en augmentant encore de ce fait la bande passante déjà obtenue, pour des utilisations diverses telles que vidéo, radio fréquence, mesures, etc... L'appareil décrit ci-dessus en référence à la figure 1 est destiné à la monophonie. Pour la stéréophonie, deux appareils symétriques seraient bien entendu nécessaires. De même , alors que l'appareil décrit en réfé rence à la figure 1 est un appareil à tubes, un homme de métier n'éprouverait aucune difficulté à en dériver un appareil à transistors équivalent. REVENDICATIONS. 1. Appareil de reproduction et d'amplification du son en haute fidélité dont l'étage de puissance (A) de l'amplificateur comprend deux organes amplificateurs (1,2) dont le premier ou "organe positif" (1) reçoit sur son anode (4) ou collecteur une tension positive régulée (+V) et dont le deuxième ou "organe négatif" (2) reçoit sur sa cathode t3) ou émetteur une tension négative régulée (-V), égale en valeur absolue à la susdite tension positive (+V), la cathode (3) ou émetteur de l'organe supérieur (1) et l'anode (4) ou collecteur de l'organe inférieur (2) étant reliés à une ligne de point chaud (8) qui alimente le hautparleur (9) de l'appareil, lequel comprend encore un étage excitateur (B), caractérisé par l'application dlune réaction compensatrice sur celuiou-l'un des étages précédents de l'amplificateur qui est associé à l'organe amplificateur positif (10), cette réaction compensatrice étant proportionnelle à la tension de sortie appliquée au haut-parleur (9) et étant déterminée de façon à augmenter l'amplitude des demi-ondes positives de la sinusoide du signal appliqué au haut-parleur (9) jusqu'à une valeur sensiblement égale, toutes choses égales par ailleurs, à celle des demi-ondes négatives de cette sinusoïde. 2. Appareil selon la revendication 1 dont les organes amplificateurs sont des tubes,- caractérisé en ce que la réaction compensatrice est une tension positive (21) appliquée sur la cathode (12) de celui des deux tubes (10,11) de l'étage précédent ou "driver" (B) qui commande la grille (5) du tube positif (1) de l'étage de puissance (A). 3. Pareil selon la revendication 1 dont les organes amplificateurs sont des transistors et en particulier des transistors à effet de champ, caractérisé en ce que la réaction compensatrice est une tension positive appliquée sur l'émetteur ou source de celui des deux transistors de l'étage précédent ou "driver" qui commande la base ou porte du transistor positif de l'étage de puissance. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étage excitateur (B) comprend deux tubes doubles (10,11) montés en push-pull série à chacun desquels sont adjointes deux résistances (22,23; 24,25) qui présentent des valeurs égales entre elles et à la résistance interne de ces tubes eux-mêmes. 5. Appareil de reproduction et d'amplification du son en stéréophonie, caractérisé en ce qu'il est constitué par la combinaison de deux appareils élémentaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.