<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF POUR CONTROLER AUTOMATIQUEMENT L'AMPLIFI-
CATION DES OSCILLATIONS ELECTRIQUES.
La présente invention se rapporte à des arrangements de cir- cuits pour contrôler automatiquement l'amplification des signaux électriques, et elle s'appliqua particulièrement bien aux radio-récepteurs, ainsi qu'aux autres appareils pour la réception des ondes électriques.
Le principe essentiel pour un tel dispositif permettant de con- frôler automatiquement le gain ou le volume, est que le degré d'amplification des signaux varie inversement avec l'intensité de ceux-ci, de manière qu'à la sortie des appareils, les signaux ont un niveau de volume uniforme qui est in- dépendant, entre de grandes limites, de l'intensité des signaux reçus.
<Desc/Clms Page number 2>
Suivant la présente invention, un arrangement de circuits pour contrôler automatiquement l'amplification des signaux électriques est prévu et est caractérisé en ce qu'un point de ce circuit, dont le voltage à courant con- tinu varie suivant l'intensité des signaux reçus, est connecté à travers un tu- be à décharge incandescente à l'une des électrodes d'un tube amplificateur dont l'amplification doit être contrôlée.
Un autre fait caractéristique de l'invention consiste à réaliser un système pour le contrôle automatique du gain, dans lequel l'amplification des signaux est contrôlée par l'énergie fournie par un tube détecteur; ce système étant caractérisé en ce qu'un point dans le circuit anode du détecteur est con- necté à travers un tube à décharge incandescente à la grille d'un tube amplifi- cateur précédent, la cathode du dit tube amplificateur étant maintenue à un po- tentiel positif plus grand que le potentiel de la grille.
Ainsi que cela est bien connu, la prévision d'un contrôle auto- matique du gain dans les radio-récepteurs conduit à des difficultés de syntoni- sation, puisque le volume de son fourni étant sensiblement constant il est pra- tiquement impossible d'utiliser l'essai auditif pour déterminer quand une sta- tion est correctement accordée.
Suivant encore un autre fait caractéristique de l'invention, le dit tube . décharge incandescente est disposé de manière à donner une indica- tion visuelle du point quand la résonance exacte avec la station voulue est ob- tenue.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints.
Ainsi que cela a déjà été établi, l'invention est applicable à tous les cas ou l'intensité des signaux reçus est sujette à varier à travers une rangée considérable de valeurs, et ou il est désirable que cette variation soit compensée automatiquement, exactement et rapidement. Elle est par conséquent ap- plicable aux radio-récepteurs afin d'éliminer les effets dite de fading, ainsi qu'aux systèmes à ondes porteuses ou les signaux reçus sont sujets à des fluctu- ations dans l'intensité par suite des variations dans la ligne.
La figure 1 représente un circuit conforme à la présente inven- tion, dans lequel le circuit de chauffe de la cathode, et d'autres détails ont
<Desc/Clms Page number 3>
été omis par raison de simplicité.
La figure 2 se rapporte à une modification permettant d'employer une autre méthode de contrôle.
La figure 3 concerne un arrangement utilisant une détection par résistance de grille.
La figure 4 représente un arrangement dans lequel les systèmes des figures 1 et 2 sont combinés.
Dans le circuit radio-récepteur montré fig.l, les ondes électriques sont reçues par l'antenne 1 et passent à travers un condensateur d'accouplement 2 vers le circuit accordé comprenant l'induction 3, le condensateur variable 4, et le condensateur de blocage 5. Les signaux sont appliqués sur la grille du tu: be amplificateur 6, et les signaux amplifies traversent l'enroulement primaire 7 du transformateur pour induire dans le circuit secondaire accordé 8-9 des cou' rants allant vers la grille du tube détecteur 10. Ce tube est biaisé de la ma- nière bien connue à travers la résistance 11 placée dans le conducteur de la cathode afin d'obtenir un rectificateur qui agisse par la courbure de la carac- téristique de plaque.
Les courants à hautes fréquences dans le circuit de gril- le sont dérivés par le condensateur 12. Un circuit filtre comprenant les conden- sateurs 13 et 15 et la bobine à réactance 14 est prévu pour empêcher les cou- rants à hautes fréquences de passer dans l'amplificateur à basse fréquence qui est couplé au circuit anode à travers le condensateur 18, de sorte que les vol- tages des signaux à basses fréquences, développés à travers la résistance 16, passent et sont amplifiés. Le courant intérieur pour le tube détecteur 10 est dérivé du pôle positif de la source à haute tension à travers la résistance 20 qui agit en conjonction avec le condensateur 17 comme un arrangement déconnec- teur pour le circuit d'anode.
Un tube à décharge 19, rempli de gaz, tel qu'un tube à néon, produisant une lueur visible quand le courant passe à travers lui, est connecté entre les points C et A, et est relié à travers une résistance 21 au pôle négatif de la source à haute tension. Sur les bornes de cette source est branché un potentiomètre 22. La cathode du tube amplificateur 6, qui est à chauffage indirect, est connectée en un point B sur le potentiomètre 22, tandis que le potentiel du point A est appliqué à la grille de ce tube comme potentiel
<Desc/Clms Page number 4>
de biais. Le condensateur 23 est prévu pour dériver les courants à hautes fré- quences dans le circuit de la cathode.
Le fonctionnement du système montré est le suivant, tous les voltages étant référés au potentiel du pole négatifde la source à haute tension qui est relié à la terre. Le voltage au point B est d'environ 40 volta positifs. Donc la cathode du tube 6 sera aussi de 40 volts positifs par rapport à la terre. On suppose que le voltage de la source à haute tension est de 250 volts, et il s' agit de trouver le voltage du point A. A cet effet les valeurs des résistances 20 et 21 doivent âtre connues ainsi que le voltage de rupture du tube 19 et le courant moyen anode du tube 10.
On suppose que ces valeurs sont les suivantes*
Résistance 20 (R20)= 100. 000 ohms
Résistance 21 (R21)= 200.000 ohms
Voltage stabilisateur à travers le tube 19 = 200 volts
Courant du détecteur 10 (]la) quand aucun signal n'est reçu 0.13 mA.
Pour ces valeurs le voltage au point C est.
E " 250 - Ia x 10-2 x R a5o - 0.13 x 10-3 x 100.000 = 237 volta
Le voltage au point A (Ea) ests
EMI4.1
237 .. 200 . 37 volts.
@ puisque le voltage sur la cathode du tube amplificateur est 40 volts positifs et sur la grille 37 volts positifs, la grille a un voltage de biais né- gatif de 3 volts par rapport à la cathode.
Maintenant, quand des signaux sont appliqués à la grille du détecteur 10, le courant anode s'accroît puisque le tube fonctionne comme un détecteur qui agit par la courbure de la caractéristique de plaque. On suppose que le courant anode s'accroît de 0.3 mA quand le voltage du point C esti
Ec- 250 - 0.3 x 10-3 x 100.000 = 220 volts, et le voltage au point 4 est de
EMI4.2
EA . 220 - 200 = 20 volts.
<Desc/Clms Page number 5>
La grille du tube amplificateur 6 a donc maintenant un potentiel de biais négatif de
40- 20= 20 volts, et le degré d'amplification des signaux reçus est réduit d'une manière analo- gue surtout si le tube 6 a des caractéristiques convenables telles qu'une ca- ractéristique dénommée "variable- " tube.
Dans la théorie précédente la consommation de courant pour le tube à décharge incandescente a été négligée. Dès lors les valeurs données sont seulement approximatives, mais elles indiquent clairement le mode de fonc- tionnement du circuit.
Si le pourcentage de changement en voltage au point C est compa- ré à celui du changement en voltage au point A, et si pour une raison de sim- plicité on suppose que le voltage du point C varie, en concordance avec la thé- orie ci-dessus, entre 200 et 220 volts tandis que A varie entre 40 et 20 volts,' on peut voir qu'un changement de 10% dans le voltage au point C produit un changement correspondant de 50% dans le voltage au point A.
En choisissant convenablement les valeurs des résistances 20, 21, et si cela est nécessaire, en disposant le circuit de manière que le vol- tage variable de biais soit appliqué à deux ou plusieurs tubes amplificateurs à haute fréquence connectés en cascade, un haut degré de contrôle peut être ob- tenu defagon que le niveau d'intensité des signaux à la sortie du récepteur soit pratiquement indépendant de l'intensité des signaux reçus.
Un contrôle manuel et séparé de l'amplification peut être prévu en faisant en sorte que le point-B sur le potentiomètre 22 puisse être varié sous le contrôle de l'opérateur. Si le condensateur 5 est court-circuité, le contrôle automatique peut être annulé et le degré d'amplification est mainte- nant déterminé seulement par la position et le voltage du point B.
Sur la figure 2, on a montré une modification dans laquelle le voltage de la grille protégée ou à écran du tube 6 varie de manière à modifier l'amplification. On sait que le degré d'amplification peut ttre contrôlé par le voltage de la grille à écran, et cela en réduisant le voltage afin de ré- duire 1*amplification. Le circuit de cette fig.2 est évidemment tel que le
<Desc/Clms Page number 6>
voltage sur l'écran est réduit quand l'intensité des signaux reçus s'accroît.
La fig.3 montre l'invention appliquée à un circuit comprenant une rectification par résistance de grille. La résistance 20 est maintenant intro- duite entre la cathode du tube détecteur 10 qui fonctionne comme un rectifica- tour par résistance de grille, et la borne négative de la source à haute ten- sion. Dans la rectification par grille, le courant anode est réduit pour un ac- croissement de l'intensité des signaux, et par conséquent le point C devient plus négatif pour un accroissement dans l'intensité des signaux. Cet accroisse- ment en potentiel négatif est appliqué d'une manière correspondante à la grille du tube 6 qui est connecté au point A.
Si un tube à grille protégée ou à écran est utilisé à la place du tube 6, cette grille peut être connectée au point A comme dans le cas fig.2, et un contrôle convenable de l'amplification peut aussi être obtenu de cette ma- nière.
Si un degré encore plus grand de contrôle est nécessaire, les cir- cuits des figures 1 et 2 peuvent être combinés ainsi qu'il est montré fig.4.
Dans cet arrangement, deux tubes à décharge incandescente 19 et 191 sont utili- sés en connexion avec une résistance 21 correspondant à la résistance 21 de la fig.l, de sorte qu'un potentiel variable peut être dérivé pour être appliqué à la fois à la grille de contrôle et à la grille protégée du tube 6, le sens de ce potentiel dans chaque cas étant tel qu'il réduit le degré d'amplification pour un accroissement correspondant de l'intensité des signaux reçus.
Dans le cas d'un radio-récepteur équipé pour le contrôle automati- que du gain, il y a une certaine difficulté pour les personnes non au courant de la technique d'accorder le récepteur correctement. Un radio-récepteur ordi- naire peut être accordé en faisant simplement varier la syntonisation jusqu'à ce que le signal auditif le plus haut soit reçu de la station voulue.
Mais quand le récepteur est pourvu d'un contrôle automatique pour l'amplification, il est plus difficile de trouver le point de résonance, car quand ce point est dépassé pendant la syntonisation et que l'intensité du signal reçu tend à di- minuer, le contrôle automatique du gain entre en action et rétablit le niveau de l'énergie fournie par le récepteur, le maintenant pratiquement constant
<Desc/Clms Page number 7>
pour une partie appréciable de la rangée de syntonisation. Les déformations on les bruits de fond qui se produisent immédiatement dans le voisinage du point de résonance sont écartés, mais puisque le progrès est graduel, la meilleure performance du récepteur est souvent manquée. Dès lors une indication visuelle de la syntonisation est toujours une nécessité.
Dans la présente invention l'indication visuelle est prévue par le tube décharge incandescente 19. Quand on utilise une rectification qui agit par la courbure de la caractéristique de plaque pour le rectificateur 10, comme par exemple dans le circuit de la fig.l, la lumière émise par le tube 19 décroît quand une station est accordée, parce que le courant anode du rectificateur a- lors décrott, et par conséquent le voltage au point C tombe, réduisant ainsi le potentiel à travers le tube 19.
Le changement dans la distribution de courant à travers les résistances 20, 21, etc. qui amené ce changement dans l'éclairage du tube peut être compris de l'exemple typique suivant, utilisant les diverses valeurs déjà données!
R21= 200,000 ohms et la chute de voltage à travers cette résistance varie entre 37 et 20 volts (la première valeur étant obtenue quand aucun signal n'est reçu, tandis que la deuxième valeur a lieu quand de forts signaux ont lieu). Le courant à travers la résistance 21 dans le cas ou aucun signal n'est reçu, est:
EMI7.1
20- - 00185 m.a.
200. 000 tandis que le courant à travers la résistance 21 pour un fort signal est:
20 = 0.1 m.a.
200. 000 Mais ce courant passe aussi à travers le tube 19, et dès lors celui-ci brille d'un éclat minimum quand l'ensemble est correctement accordé.
Dans le cas d'une rectification par résistance de grille dans le détecteur 10, comme par exemple dans le cas du circuit de la fig.3, 1?éclat de la lampe s'accroît quand une onde porteuse est correctement accordée pour les raisons suivantes. Le courant anode du rectificateur par résistance de grille 8'*affaiblit quand un fort signal est reçu, et ce courant anode passe à travers
<Desc/Clms Page number 8>
la résistance 20. Dès lors si le courant anode décroît, le voltage au point C s'accroît et par suite le courant à travers le tube 19 augmente, amenant un degré de luminosité plus grand.
REVENDICATIONS.
1 - Arrangement de circuits pour contrôler automatiquement 1' amplification des ondes électriques de signalisation, caractérisé en ce qu'un point du circuit, dont le voltage à courant continu varie en concordance avec l'intensité des signaux reçus, est connecté à travers un tube à décharge in- candescente à l'une des électrodes d'un tube amplificateur dont l'amplifica- tion doit être contrôlée.
<Desc / Clms Page number 1>
DEVICE TO AUTOMATICALLY CONTROL THE AMPLIFIER
CATION OF ELECTRIC OSCILLATIONS.
The present invention relates to circuit arrangements for automatically controlling the amplification of electrical signals, and it was particularly applicable to radio receivers, as well as to other apparatus for receiving electrical waves.
The essential principle for such a device, which makes it possible to automatically control the gain or the volume, is that the degree of amplification of the signals varies inversely with the intensity of the latter, so that at the output of the devices, the signals are amplified. Signals have a uniform volume level which is independent, within wide limits, of the strength of the received signals.
<Desc / Clms Page number 2>
According to the present invention, an arrangement of circuits for automatically controlling the amplification of electrical signals is provided and is characterized in that a point of this circuit, the DC voltage of which varies according to the intensity of the signals received, is connected through an incandescent discharge tube to one of the electrodes of an amplifier tube whose amplification is to be controlled.
Another characteristic fact of the invention consists in providing a system for automatic gain control, in which the amplification of the signals is controlled by the energy supplied by a detector tube; this system being characterized in that a point in the anode circuit of the detector is connected through an incandescent discharge tube to the grid of a preceding amplifier tube, the cathode of said amplifier tube being kept at a po - positive tential greater than the potential of the grid.
As is well known, the provision of automatic gain control in radio receivers leads to tuning difficulties, since the volume of sound supplied being substantially constant it is practically impossible to use. hearing test to determine when a station is correctly tuned.
According to yet another fact characteristic of the invention, the said tube. incandescent discharge is so arranged as to give a visual indication of the point when exact resonance with the desired station is obtained.
The invention is better understood from the following description based on the accompanying drawings.
As has already been established, the invention is applicable to all cases where the intensity of the received signals is liable to vary over a considerable range of values, and where it is desirable that this variation be compensated automatically, exactly and quickly. It is therefore applicable to radio receivers in order to eliminate the so-called fading effects, as well as to carrier wave systems where the signals received are subject to fluctuations in intensity as a result of variations in the frequency. line.
FIG. 1 shows a circuit according to the present invention, in which the circuit for heating the cathode, and other details have
<Desc / Clms Page number 3>
been omitted for simplicity.
Figure 2 relates to a modification to employ another method of control.
FIG. 3 relates to an arrangement using detection by gate resistance.
Figure 4 shows an arrangement in which the systems of Figures 1 and 2 are combined.
In the radio-receiver circuit shown in fig. 1, the electric waves are received by the antenna 1 and pass through a coupling capacitor 2 to the tuned circuit comprising the induction 3, the variable capacitor 4, and the capacitor of blocking 5. The signals are applied to the grid of the amplifier 6, and the amplified signals pass through the primary winding 7 of the transformer to induce in the tuned secondary circuit 8-9 currents going to the grid of the detector tube. 10. This tube is biased in the well-known manner through the resistor 11 placed in the cathode conductor in order to obtain a rectifier which acts by the curvature of the plate characteristic.
The high frequency currents in the grill circuit are diverted by the capacitor 12. A filter circuit comprising the capacitors 13 and 15 and the reactance coil 14 is provided to prevent the high frequency currents from passing through. the low frequency amplifier which is coupled to the anode circuit through the capacitor 18, so that the volts of the low frequency signals, developed through the resistor 16, pass and are amplified. The internal current for detector tube 10 is derived from the positive pole of the high voltage source through resistor 20 which acts in conjunction with capacitor 17 as a disconnect arrangement for the anode circuit.
A gas-filled discharge tube 19, such as a neon tube, producing a visible glow when current passes through it, is connected between points C and A, and is connected through a resistor 21 to the negative pole from the high voltage source. On the terminals of this source is connected a potentiometer 22. The cathode of the amplifier tube 6, which is indirectly heated, is connected at a point B on the potentiometer 22, while the potential of the point A is applied to the grid of this. tube as potential
<Desc / Clms Page number 4>
bias. Capacitor 23 is provided to bypass high frequency currents in the cathode circuit.
The operation of the system shown is as follows, all voltages being referred to the potential of the negative pole of the high voltage source which is connected to earth. The voltage at point B is about 40 volta positive. So the cathode of tube 6 will also be 40 volts positive with respect to earth. It is assumed that the voltage of the high voltage source is 250 volts, and it is a question of finding the voltage of point A. For this purpose the values of resistors 20 and 21 must be known as well as the breaking voltage of the tube. 19 and the average anode current of tube 10.
It is assumed that these values are as follows *
Resistance 20 (R20) = 100,000 ohms
Resistance 21 (R21) = 200,000 ohms
Stabilizer voltage across tube 19 = 200 volts
Current of detector 10 (] la) when no signal is received 0.13 mA.
For these values the voltage at point C is.
E "250 - Ia x 10-2 x R a5o - 0.13 x 10-3 x 100,000 = 237 volta
The voltage at point A (Ea) is
EMI4.1
237 .. 200. 37 volts.
@ Since the voltage on the cathode of the amplifier tube is 40 volts positive and on the grid 37 volts positive, the grid has a negative bias voltage of 3 volts with respect to the cathode.
Now, when signals are applied to the gate of detector 10, the anode current increases as the tube functions as a detector which acts by the curvature of the plate feature. It is assumed that the anode current increases by 0.3 mA when the voltage at point C is
Ec- 250 - 0.3 x 10-3 x 100,000 = 220 volts, and the voltage at point 4 is
EMI4.2
EA. 220 - 200 = 20 volts.
<Desc / Clms Page number 5>
The gate of the amplifier tube 6 therefore now has a negative bias potential of
40-20 = 20 volts, and the degree of amplification of the received signals is similarly reduced especially if the tube 6 has suitable characteristics such as a characteristic called "variable-" tube.
In the previous theory, the current consumption for the incandescent discharge tube has been neglected. Therefore the values given are only approximate, but they clearly indicate the mode of operation of the circuit.
If the percentage change in voltage at point C is compared to that of change in voltage at point A, and if for the sake of simplicity we assume that the voltage at point C varies, in agreement with the theory above, between 200 and 220 volts while A varies between 40 and 20 volts, it can be seen that a 10% change in voltage at point C produces a corresponding 50% change in voltage at point A.
By suitably choosing the values of resistors 20, 21, and if necessary, arranging the circuit so that the bias variable vol- tage is applied to two or more high-frequency amplifier tubes connected in cascade, a high degree of Control can be achieved by ensuring that the signal strength level at the receiver output is practically independent of the signal strength received.
Manual and separate control of amplification can be provided by ensuring that the B-point on potentiometer 22 can be varied under operator control. If capacitor 5 is short-circuited, automatic control can be overridden and the degree of amplification is now determined only by the position and voltage of point B.
In FIG. 2, a modification has been shown in which the voltage of the shielded or screened grid of the tube 6 varies so as to modify the amplification. It is known that the degree of amplification can be controlled by the voltage of the screen gate, and this by reducing the voltage in order to reduce the amplification. The circuit of this fig. 2 is obviously such that the
<Desc / Clms Page number 6>
Voltage on the display is reduced as the intensity of the received signals increases.
FIG. 3 shows the invention applied to a circuit comprising a rectification by grid resistance. Resistor 20 is now introduced between the cathode of detector tube 10 which functions as a grid resistance rectifier, and the negative terminal of the high voltage source. In gate rectification, the anode current is reduced for an increase in signal strength, and therefore point C becomes more negative for an increase in signal strength. This increase in negative potential is applied in a corresponding manner to the grid of tube 6 which is connected to point A.
If a shielded grid or screen tube is used instead of tube 6, this grid can be connected to point A as in the case in fig. 2, and suitable amplification control can also be obtained from this ma- niere.
If an even greater degree of control is required, the circuits of figures 1 and 2 can be combined as shown in fig.4.
In this arrangement, two incandescent discharge tubes 19 and 191 are used in connection with a resistor 21 corresponding to resistor 21 of Fig. 1, so that a varying potential can be derived to be applied to both. the control grid and to the protected grid of the tube 6, the direction of this potential in each case being such that it reduces the degree of amplification for a corresponding increase in the intensity of the signals received.
In the case of a radio receiver equipped for automatic gain control, there is some difficulty for those not familiar with the art of tuning the receiver correctly. An ordinary radio receiver can be tuned by simply varying the tuning until the highest hearing signal is received from the desired station.
But when the receiver is provided with an automatic control for amplification, it is more difficult to find the point of resonance, because when this point is exceeded during tuning and the intensity of the received signal tends to decrease, automatic gain control kicks in and restores the level of energy supplied by the receiver, keeping it virtually constant
<Desc / Clms Page number 7>
for a significant portion of the tuning row. Distortions or background noises that occur immediately in the vicinity of the resonance point are removed, but since progress is gradual, the best performance of the receiver is often missed. Therefore a visual indication of the tuning is always a necessity.
In the present invention the visual indication is provided by the incandescent discharge tube 19. When using a rectification which acts by the curvature of the plate characteristic for the rectifier 10, as for example in the circuit of fig.l, the Light emitted from tube 19 decreases when a station is tuned, because the rectifier anode current drops off, and therefore the voltage at point C drops, thus reducing the potential across tube 19.
The change in the current distribution through resistors 20, 21, etc. which brought about this change in the illumination of the tube can be understood from the following typical example, using the various values already given!
R21 = 200,000 ohms and the voltage drop across this resistor varies between 37 and 20 volts (the first value being obtained when no signal is received, while the second value is when strong signals are occurring). The current through resistor 21 in the event that no signal is received is:
EMI7.1
20- - 00185 m.a.
200,000 while the current through resistor 21 for a strong signal is:
20 = 0.1 a.a.
200,000 But this current also passes through the tube 19, and therefore the latter shines with minimum brightness when the assembly is correctly tuned.
In the case of grid resistance rectification in detector 10, as for example in the case of the circuit of fig. 3, the brightness of the lamp increases when a carrier wave is correctly tuned for the following reasons. . The anode current of the rectifier by 8 '* gate resistor weakens when a strong signal is received, and this anode current passes through
<Desc / Clms Page number 8>
resistance 20. Therefore if the anode current decreases, the voltage at point C increases and therefore the current through tube 19 increases, bringing a greater degree of brightness.
CLAIMS.
1 - Arrangement of circuits for automatically controlling the amplification of electrical signaling waves, characterized in that a point of the circuit, the DC voltage of which varies in accordance with the intensity of the signals received, is connected through a tube discharge to one of the electrodes of an amplifier tube whose amplification is to be controlled.