Brevet FR2648967A1 — publié le 19901228

AMPLIFICATEUR LARGE ANDE À GAIN CONTAN ET A PDAN D'EmTrRÉE DÉTERIN E À HAUETE F La présente invention concerne un amplificateur de tension large bande, et plus particulièrement un amplificateur adapté a traiter des signaux provenant d'un élément de type inductif tel qu'une tête magnétique de lecture de magrntoce. La figure 1 représente de façon très schématique un tel élément inductif i a cté à la borne d'entrée 2 d'un amplifi- cateur A qui amplifie la tension entre oette borne d'entrée 2 et une borne de sortie 3. Cet amplificateur pourra être un préampli- ficateur constituant l'étage d'entrée d'un circuit d'amplifi- cation comprenant d'autres éléments. La figure 2 représente une réalisation classique d'un amplificateur A. Il comprend: - une souroe d'alimentation 11 dont une première borne 12 est connectée à la borne de sortie par l'intermédiaire d'une résistance R1, et dont la deuxième borne 13 est reliée à la masse, - un transistor bipolaire NPN T dont la base est cor tte à la borne d'entrée 2, dont le ollecteur est connecté à la borne de sortie 3 et dont l'émetteur est cxoecté à la masse, et - une résistance R2 crrnectée entre le collecteur et la base du transistor T. La source d'alimentation 11 sert à polariser le tran- sistor T par l'intermédiaire des résistances R1 et R2. Le gain en tension G1 de l'amplificateur A s',écrit G1 = (WV/VT)(R1/$R1 + (R2/B)%), (1) o: VT est un coefficient dépendant uniquement de la température, WV est la différence de tension entre la tension sur la borne de sortie et la tension sur la borne d'entrée, et B est le gain du transistor T, égal au rapport entre le cou- rant de collecteur IC et le courant de base IB. Avec des résistances R1 et R2 usuelles constantes, on voit que le gain G1 dépend de B. Or oe gain B est susceptible de varier façon importante d'un transistor à l'autre. En effet, il dépend notamment de l'épaisseur de la base qui est très faible et que l'on ne peut pas déterminer et reproduire avec une très grande précision. Il a alors été prévu dans le circuit de la figure 2 une résistance R2 liée par fabrication au gain B du transistor. Pour fabriquer oe type de résistance, appelée résistanre à base pince, on réalise d'abord une diffusion (zone de base) en même temps que les régions de base des transistors. On forme ensuite une zone supplémentaire moins profonde qui est de la même nature et est réalisée en même temps que les régions d'émetteur des transistors. La valeur de la résistance dépend de l'épaisseur entre les limites inférieures des deux diffusions (on a réalisé un pincement), de la même façon que B dépend de l'épaisseur entre la limite inférieure de la région de base et la limite inférieure de la région d'émetteur. En conséquence, la résistance R2 varie de façon proportionnelle à B. Le gain G1 de l'amplificateur ne dépend alors plus de B. Toutefois, cette obtention d'un gain en tension constant entratoe que l'impédance d'entrée de l'amplificateur, Zl (Zl = R2.VT/WV), qui est proportincrelle à R2 n'est plus déter- mine de façon reproductible d'un amplificateur à un autre. Cette nn-reproductibilité de l'impédance d'entrée constitue un incorvnient rédhibitoire dans le cas d'une appli- cation à l'amplification de signaux en provenarce d'une tête de lecture de magnetoescpe. En effet, la fréquee des signaux appliqués sur la borne d'entrée de l'amplificateur est alors suscoeptible de varier dans une large bande de fréquence, par exemple entre 100 kHz et 10 MHz. L' impdaroe de la tête est alors largement variable et du mnme ordre de grandeur que 1'impédance d'entrée du préamplificateur. Il en résulte que le gain effectif du préamplificateur n'est pas déterminé et n'est pas reproduc- tible d'un lot de fabrication à un autre. Un objet de la présente invention est de prévoir un amplificateur à large bande à gain en tension constant d'un amplificateur à l'autre et à impêdarce d'entrée déterminée et faible à haute fréquence. Cet objet est atteint en prévoyant un amplificateur large bande entre une borne d'entrée et une borne de sortie comprenant un transistor bipolaire dont la base est xorectée à la borne d'entrée, dont le collecteur est connec-té à la borne de sortie qui est elle-même reliée à une source d'alimentation par une première résistance, et dont l'émetteur est à la masse; une deuxième résistance dont la valeur varie en mûme temps que le gain en courant du transistor connectée entre la borne de sortie et la base du transistor; une capacité orecte en parallèle aux bornes de la deuxième résistance; et une troisième résistance connectée entre la deuxième résistance et la base du transistor. De préférence, la valeur de la troisième résistance est très inférieure à celle de la deuxième résistance, d'o il résulte que 1' impédanrce de l'amplificateur est fixe et faibhle à haute fréquence. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront décrits plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particlier faite en relation avec les figures Jointes parmi lesquelles: - la figure 1, déjà décrite, représente de façon très schématique un amplificateur relié en entrée à un élément de type inductif; - la figure 2, déjà décrite, représente un amplifica- teur selon 1 'art antérieur; et - la figure 3 représente un amplificateur selon la présente invention. La figure 3 représente un mode de réalisation d'un amplificateur selcn la présente invention. Crome sur la figure 2, il comprend entre une borne d'entrée 2 et une borne de sortie 3 une source d'alimentation 11 reliée, d'une part, à la borne de sortie par l'intenmdiaire d'une résistance R1, d'autre part, à la masse. Un transistor T a sa base crectée à la borne d'entrée, son ollecteur connecté à la borne de sortie et son émetteur relié à la masse. Une résistance R2 de type à base pincée a également une première borne conrnectée à la borne de sortie. Cependant, une résistance R3 est rajoutée en série entre la deuxième borne de la résistance R2 et la base du transistor T. Une capacité C est aussi rajoutée en parallèle aux bornes de la résistance R2. La source d'alimentaticon permet de polariser le tran- sistor T par l'intermédiaire des résistances R1, R2 et R3. Le gain en tension G2 de oet amplificateur A s'écrit: G2 - (aV/VT){Rl/[Rl + (R2 + R3) /B]) (2) La résistance R2, qui est prportionneille à B, est choisie importante par rapport à la résistance R3; les valeurs de oes résistances sont par exemple R2 = 150 kç et R3 - 30 kQ. Ainsi, on peut négliger dans la relation (2) R3 devant R2, et la relation (2) se ramène à la relation (1). Ainsi, le gain G2 est très peu dépendant de B. En outre, 1'impédance d'entrée Z2 de l'amplificateur en fonction de la fréene 1, est donnée par: Z2(1) = (VT/WV)$R3 + R2/(l+R2Cl)% (3) Pour des fréquences élevées, R2C1 devient grand devant 1 et oette impédance d'entrée devient: Z2(1) = (VT/WV)SR3%; elle ne dépend plus de R2 mais seulement de R3. Comme la résistance R3 a une valeur détermine et reproductible, on a bien obtenu un préamplificateur de gain en tension constant (et donc à courant de bruit déterminr) grace au choix de R2 et à impédanc d'entrée déterminée et reproductible à haute fréquence grâce au choix de R3. A titre d'exemple numerique, pour une tête de lecture ayant une impédance susceptible de varier entre 50 X à basse fréquence et 1000 X à 10 MHz, on pourra choisir Rl = 1,2 kX R2 - 150 kX, R3 - 30 kX, C - 10 pF. Alors, avec 8 = 50, WV = 4,4V, et VT = 0,026 V, R2C1 devient élevé devant 1 des que la fréquence dépasse la oentaine de kHz. La résistance d'entrée devient alors coanstante et de l'ordre de 200 X tandis que le gain en tension demeure sensiblement égal à 50. La présente invention telle que décrite ci-dessus est susceptible de nombreuses variantes et modifications qui apparai- tron t à l'homme de l'art. L'amplificateur peut par exaemple être réalisé en utilisant une technologie à transistors bipolaires PNP à la place de transistors NPN. En outre, un transistor bipolaire supplémentaire peut être rajouté en série entre le ollecteur du transistor T et la borne de sortie (le transistor T est cascxxdé) pour permettre le fonctionnement à haute fréquence. REVEDICTICNS 1. Amplificateur large bande entre une borne d'entre (2) et une borne de sortie (3) comprenant'un transistor bipolaire (T) dont la base est cnr-ectée à la borne d'entrée, dont le ol- lecteur est connecté à la borne de sortie qui est elle-même reliée à une source d'alimentation (11) par une première résis- tance (R1), et dont l'éTetteur est à la masse, et une deuxième résistance (R2) dont la valeur varie en même temps que le gain en courant (B) du transistor onrnectee entre la borne de sortie et la base du transistor, caractérisé en oe qu'il comprend en outre une capacité (C) onnectrretée en parallèle aux bornes de la deuxième résistance, et une troisième résistance (R3) connectée ente la deu- xième résistance et la base du transistor. 2. Amplificateur large bande selon la zrevendication 1, caractérisé en ce que la valeur de la troisième résistance (R3) est inférieure à celle de la deuxième résistance (R2), d'o il résulte que 1'impdance de l'amplificateur est faible à haute f réquence. 3. Amrplificateur large bande selon la revendication 1, caractérisé en oe que la deuxième résistarnce (R2) est du type à base pine.