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Dispositif de filtre pour le fonctionnement d'amplificateurs étages avec des appareils, de raccordement au réseau..
On peut obtenir, suivant les considérations qui suivent, une amélioration notable pour le fonctionnement d'amplificateurs mul- tiples avec appareils de raccordement au réseau. Plus sont faibles les courants que doit fournir un appareil de raccordement au réseau, plus il est facile de compenser les variations inévitables du réseau, aussi bien les bruits du collecteur dans le cas d'appareils de rac- cordement pour courant continu que, dans le cas d'appareils de rac- cordement pour courant alternatif, les variations de tension existant toujours et provenant du redressement.
En vue de l'explication, on se reportera d'abord à la fig. 1.
On a désigné part l et 2 les bornes d'une source quelconque pas tout-à-fait pure de courant continu, par exemple donc d'un réseau de courant continu ou bien d'un appareil redresseur pour courant alternatif. Dans la tension appliquée aux bornes l et 2 il y a donc une composante de courant continu et, superposée à celle-ci, une composante de courant alternatif. Le but du circuit de filtre est d'éliminer dans une forte mesure la composante de courante alternatif.
A cet effet, on monte une résistance inductive ou ohmique 3 en série avec un grand condensateur 4. Il se produit alors pour la composante
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de courant alternatif une subdivision de tension et cela dans le .-- rapport des résistances de courant alternatif de la résistance 3 et du condensateur 4. Plus est minime le courant soutiré dans les lignes 5,6, plus la résistance 3 peut être grande en valeur absolue et en comparaison de la résistance de capacité 4. Cet avantage est d'une grande importance en cas d'emploi de résistances ohmiques 3.
Tandis qu'il est difficile et coûteux de fabriquer des bobines d'impédance à très grande résistance effective, on peut créer à très peu de frais une résistance de forte valeur ohmique pour des charges de courant relativement minimes. La chute de tension du courant con- tinu à la résistance 3 reste toutefois supportable seulement lorsque le passage de courant continu dans les lignes 5 et 6 est très minime.
Avec les amplificateurs de tension modernes accouplés par ré- sistance, la consommation de courant dans les étages proprement dits d'emplificateurs de tension est extrêmement minime, de l'ordre de grandeur de 10-5 ampères. On obtient donc à la résistance 3 pour chaque valeur de 100.000 ohms, une chute de tension en courant continu de 1 volt. D'autre part, la résistance capacitive du conden- seur 4 peut, même lorsque le condensateur n'est que de quelques microfarads, être facilement maintenue très petite pour les courants alternatifs superposés à la tension du réseau et valoir seulement quelques ohms. La situation serait naturellement tout-à-fait autre si on prenait dans les lignes 5,6 un milliampère.
On obtiendrait alors, à la résistance indiquée 3 de 100.000 ohms, déjà 100 volts de chute de tension en courant continu. On voit donc que pour les étages d'amplificateurs de tension ne consommant qu'un courant ex- trêmement minime, le circuit de filtre 3,4 peut être dimensionné autrement que pour les étages finaux de puissance de l'installation d'amplificateurs, par exemple le tube final de haut-parleur, qui consomme de 5 à 10 milliampères. Il faut toutefois ici considérer ce qui suit. On peut supposer que dans une installation d'amplificateurs à trois étages, l'amplification totale est de 1000 fois.
Il est évident qu'alors les variations du réseau qui parviennent à l'anode
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du premier étage d'amplificateur de tension sont amplifiées encore par le second et le troisième étages d'amplificateurs tandis que des variations de tension de même grandeur qui parviennent au tube extrême n'ont plus pour ainsi dire aucun effet car elles ne sont plus amplifiées et agissent simplement avec leur propre intensité sur l'organe récepteur, par exemple le haut-parleur.
Suivant la présente invention, on,effectue donc à la place d'un circuit de filtre unique pour l'installation d'ensemble d'am- plificateurs une subdivision de l'installation de filtre suivant la consommation de courant et l'indice d'amplification de l'étage d'amplificateur alimenté,'
La fig. 2, représente un amplificateur de tension à trois étages auquel la tension continue est amenée suivant le principe de la présente invention. On a de nouveau désigné par 1 et 2 les bornes d'une source impure de courant continu et l'on supposera que 2 est le pôle positif de tension tandis que 1 se trouve au même potentiel que le pôle négatif de la batterie de chauffage. L'installation d'amplificateur consiste en deux tubes amplificateurs de tension 7,8 et en un tube amplificateur final de débit élevé 9.
La tension à renforcer est amenée à un amplificateur entre les bornes io & il, 12 & 13 sont les résistances d'anode, 14,15 sont des condensateurs d'accouplement, 16 et 17 sont les lignes de départ des grilles. Le point le plus sensible aux impuretés de la tension du réseau est le pont de raccordement du condensateur 14 à la résistance d'anode 12.
Avec les amplificateurs de tension du genre nouveau, la résistance 12 peut être prise de plusieurs millions d'ohms pourvus que le tube 7 ait une prise minime ( inférieure à 5% ) Si comme d'ahhitude la tension du réseau vaut par exemple 100 volts et la résistance d'anode 12 vaut 3 mégohms, il peut s'écouler au maximum dans le premier tube 7 un courant de 3 . 10-5ampères. Le circuit de filtre 18, 19 peut par conséquent être dimensionné pour un passage de courant de 3.10-5 ampères. Si on permet dans ce circuit une chute de tension de courant continu de 3 volts, la résistance 18 peut être prise de 100.000 ohms.
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Si le condensateur 19 est de 1 microfarad, sa résistance pour la fréquence 50 est de 3.000 ohms. Il ne se rpésente donc à ce conden- sateur et par conséquent à l'anode du tube 7 qu'un tiers des varia- tions de tension de la fréquence 50 qui existent encore aux points d'alimentation 1 et 2. On peut naturellement prendre pour le conden- sateur 19 une valeur notablement plus élevée et améliorer ainsi l'effet de filtre.
Les mêmes considérations sont valables pour le second étage 8 d'amplificateur de tension qui possède à peu près la même consomma- tion de courant que l'étage 7. La résistance 20 et le condensateur
21 pourraient donc être dimensionnés aussi comme on l'a décrit pour le premier tube. En fait, le condensateur 21 et également la résis- tance 20 peuvent être pris déjà notablement plus petits vu que les @ variations de tension se présentant à L'anode tu tube 8 n'apparais- sent encore lors de la reproduction dans le haut-parleur qu'avec l'indice d'amplification extrêmement minime du tube 9.
Comme la consommation totale de courant des tubes 7et 8 est toujours très minime encore ( dans l'exemple donné seulement 6 - 10-5 ampères ), il est toujours facile de choisir pour chaque étage un circuit de filtre commun des propriétés filtrantes parfaites. On ne doit alors employer qu'un seul circuit de filtre avec une résistance de 50.000 ohms et une capacité de 2 microfarads pour obtenir le même effet de filtre que celui qui a été calculé pour le premier étage ( tube 7 ).
On a supposé à la fig. 2 que le tube final 9 n'a besoin d'aucun dispositif spécial de filtre. Le haut-parieur 22 est au contraire directement raccordé au pôle 2 du réseau. La question de savoir si ceci est possible dépend naturellement de l'intensité des ondes su- périeures contenues dans les bornes 1 et 2 du réseau. Comme on le voit facilement, il est toutefois simplement nécessaire d'appliquer à ces bornes une tension continue purifiée au point que dans le haut-parleur 22 on ne remarque pas de bruits accessoires troublant directement, il est alors possible d'alimenter les étages 7 et 8 d'amplificateurs de tension, à cause de leur minime consommation de
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courant, au moyen d'un filtre particulier 18, 19 qui peut être fabriqué à très bon compte.
Résumé.
L'invention concerne:
1. Un dispositif de filtre pour le fonctionnement d'amplifi- cateurs étagés avec appareils de raccordement au réseau, caracté- risé en ce qu'on utilise pour des étages d'amplificateurs de tension des dispositifs de filtre particuliers indépendants des étages d'amplificateurs de puissance.
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Filter device for operating stage amplifiers with devices, for connection to the mains.
A notable improvement in the operation of multiple amplifiers with grid connection devices can be obtained from the following considerations. The lower the currents that must be supplied by a network connection device, the easier it is to compensate for the inevitable variations in the network, both the collector noises in the case of DC connection devices and in the in the case of connection devices for alternating current, voltage variations still existing and resulting from rectification.
For the purpose of explanation, reference will first be made to FIG. 1.
The terminals of any not-entirely pure direct current source have been designated parts 1 and 2, for example therefore of a direct current network or else of a rectifying device for alternating current. In the voltage applied to terminals 1 and 2 there is therefore a direct current component and, superimposed on it, an alternating current component. The purpose of the filter circuit is to remove the AC component to a large extent.
For this purpose, an inductive or ohmic resistor 3 is mounted in series with a large capacitor 4. It then occurs for the component
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of alternating current a voltage subdivision and this in the - ratio of the alternating current resistances of resistor 3 and capacitor 4. The smaller the current drawn in lines 5,6, the greater the resistor 3 can be in absolute value and in comparison with the capacitance resistance 4. This advantage is of great importance when using ohmic resistors 3.
While it is difficult and expensive to fabricate impedance coils with very high effective resistance, a high ohmic resistance can be created very inexpensively at relatively small current loads. However, the voltage drop of the direct current at resistor 3 remains bearable only when the passage of direct current in lines 5 and 6 is very minimal.
With modern resistance-coupled voltage amplifiers, the current consumption in the actual voltage amplifier stages is extremely small, in the order of magnitude of 10-5 amps. We therefore obtain at resistor 3 for each value of 100,000 ohms, a DC voltage drop of 1 volt. On the other hand, the capacitive resistance of the capacitor 4 can, even when the capacitor is only a few microfarads, easily be kept very small for the alternating currents superimposed on the network voltage and be worth only a few ohms. The situation would naturally be quite different if we took a milliampere from lines 5.6.
We would then obtain, at the indicated resistance 3 of 100,000 ohms, already 100 volts of voltage drop in direct current. It can therefore be seen that for the voltage amplifier stages consuming only an extremely minimal current, the filter circuit 3, 4 can be dimensioned differently than for the final power stages of the amplifier installation, for example example the loudspeaker end tube, which consumes 5 to 10 milliamps. However, the following must be considered here. It can be assumed that in a three-stage amplifier installation, the total amplification is 1000 times.
It is obvious that then the variations of the network which reach the anode
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of the first voltage amplifier stage are further amplified by the second and third amplifier stages, while voltage variations of the same magnitude which reach the end tube have virtually no effect since they are no longer amplified and simply act with their own intensity on the receiving organ, for example the loudspeaker.
According to the present invention, therefore, instead of a single filter circuit for the installation of a set of amplifiers, a subdivision of the filter installation according to the current consumption and the index of. amplification of the powered amplifier stage, '
Fig. 2, shows a three-stage voltage amplifier to which the DC voltage is supplied according to the principle of the present invention. We have again designated by 1 and 2 the terminals of an impure source of direct current and we will assume that 2 is the positive pole of voltage while 1 is at the same potential as the negative pole of the heating battery. The amplifier installation consists of two voltage amplifier tubes 7,8 and a high flow final amplifier tube 9.
The voltage to be boosted is fed to an amplifier between the terminals io & il, 12 & 13 are the anode resistors, 14,15 are coupling capacitors, 16 and 17 are the start lines of the gates. The point most sensitive to network voltage impurities is the bridge connecting capacitor 14 to anode resistor 12.
With voltage amplifiers of the new kind, resistor 12 can be taken from several million ohms provided that tube 7 has a minimal tap (less than 5%) If, as usual, the network voltage is for example 100 volts and the anode resistor 12 is 3 megohms, a current of 3 can flow at most in the first tube 7. 10-5 amps. The filter circuit 18, 19 can therefore be sized for a current flow of 3.10-5 amps. If a DC voltage drop of 3 volts is allowed in this circuit, resistor 18 can be taken at 100,000 ohms.
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If the capacitor 19 is 1 microfarad, its resistance for frequency 50 is 3,000 ohms. Only a third of the voltage variations of frequency 50 which still exist at supply points 1 and 2 are therefore represented at this capacitor and consequently at the anode of tube 7. for the capacitor 19 a significantly higher value and thus improve the filter effect.
The same considerations are valid for the second stage 8 of the voltage amplifier which has approximately the same current consumption as the stage 7. The resistor 20 and the capacitor
21 could therefore also be dimensioned as described for the first tube. In fact, the capacitor 21 and also the resistor 20 can already be taken significantly smaller since the voltage variations occurring at the tube anode 8 do not yet appear when reproducing in the top. speaker than with the extremely low amplification index of the tube 9.
As the total current consumption of tubes 7 and 8 is still very small still (in the example given only 6 - 10-5 amps), it is always easy to choose for each stage a common filter circuit with perfect filtering properties. Only one filter circuit must then be used with a resistance of 50,000 ohms and a capacity of 2 microfarads to obtain the same filter effect as that calculated for the first stage (tube 7).
It has been assumed in fig. 2 that the end tube 9 does not need any special filter device. The loudspeaker 22 is on the contrary directly connected to pole 2 of the network. The question of knowing if this is possible naturally depends on the intensity of the higher waves contained in terminals 1 and 2 of the network. As can easily be seen, it is however simply necessary to apply to these terminals a direct voltage purified to the point that in the loudspeaker 22 one does not notice any directly disturbing accessory noises, it is then possible to supply the stages 7 and 8 voltage amplifiers, due to their minimal consumption of
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current, by means of a particular filter 18, 19 which can be manufactured very cheaply.
Summary.
The invention relates to:
1. A filter device for the operation of stage amplifiers with mains connection devices, characterized in that special filter devices independent of the amplifier stages are used for voltage amplifier stages. power.
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