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PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES ET AUX CIRCUITS AMPLIFICATEURS'.
L'invention concerne les circuits utilisant des dispositifs à décharge électronique et, particulièrement, des circuits destinés à l'amplifica- tion de signaux*
Elle pexmet l'amplification simple et efficace de très larges bandes de fréquence.
L'intention concerne notamment une disposition dans laquelle on utilise des tubes à vide dont l'élément de contrôle est porté à un potentiel continu positif élevé et absorbe un courant faible'
Conformément à l'invention, on créa un champ magnétique axial @
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autour du dispositif à décharge électronique dont les électrodes d'entrée es de sortie sont portées de préférence approximativement au même potentiel positif.
Suivant l'une des tonnes de tubes à vide faisant l'objet de l'invention le champ magnétique possède une intensité suffisante pour réduire à zéro le courant anodique en permettant le passage par la grille de courants importants. Dans ces conditions, si le potentiel de l'anode varie, le courant de grille peut varier sans que l'anode n'absorbe aucun courant* Il en résulte que l'anode absorbe une très faible puissance et que le tube peut être utilisé dans des buts d'amplification-
L'un des avantages de la présente invention réside dans le fait que le dispositif à décharge électronique peut être un magnétron au même un tube à trois électrodes ordinaires pourvu d'un champ axial*
L'invention présents encore l'avantage que, dans le cas où plusieurs dispositifs à décharge son.:
utilisas on cascade, il n'est pas nécessaire d'amployer des condensateurs d3 blocage ou des circuits de couplage entre l'anode d'un des tubes et l'électrode de contrôle du tube suivant- Cette disposition permet une simplification des circuits et une augmentation de la fré- guence maximum de fonctionnement et évite les difficultés dues à la capacité entre la terre et les condensateurs de blocage ou les circuits de couplage.
La Fig.1 représente un tube à vide pouvant être utilisa conformément à l'invention*
La Fig.2 représente schématiquement un système utilisant une chaîne d'amplificateurs dont chacun utilise soit le magnétron de la Fig.1, soit un tube à trois électrodes quelconque pourvu d'un champ magnétique axial-
La Fig.3 représente un système amplificateur utilisant des tubes magnétrons à anode fendue-
La Fig.4 représente sous forme simplifiée, l'application de l'invention à des circuits en push-pull et à des circuits dans lesquels les capacités de couplage nuisibles entre circuits d'entrée et de sortie sont neutralisées.
La Fig.1 représente une coupe d'un magnétron constitué par un dispositif à décharge électronique comportant une enveloppe 10 contenant une
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cathode centrale émettrice d'électrons 11 entourée par une anode 12 et une grille 13. Comme le montre la figure, la grille est pourvue de prolongements radiaux largement espacés en forme d'ailettes et placés sur une circonférence presque aussi grande que la diamètre de l'anode- Catto disposition, carme l'a montré la pratique, permet une influence plus grande de l'anode sur l'ac- célération des électrons et assure que tout le courant s'écoule par la grilleL'enveloppe est entourée extérieurement d'un moyen quelconque approprié tel qu'une bobine créant un champ magnétique parallèle à la cathode.
Au cours du fonctionnement de ce magnétron, la grille 13 et l'anode 12 sont chargées positivement comme le montre la Fig.2 Lorsque la cathode 11 est maintenue à l'incandescence par un chauffage approprié, un courant d'électrons s'écoule dans les circonstances ordinaires vers la grille 13 et l'anode 12.
Lorsqu'il n'y a pas de champ magnétique, ce courant est déter- miné par différents facteurs parmi lesquels on peut citer la tension appliquée la température de la cathode, les dimensions et les relations géométriques des électrodes et la résistance des circuits électriques connectés aux électrodesLes électrons constituant ce courant sa déplaçant radialement da la cathode vers la grille 13 et vers l'anode 12 et la plupart d'entre eux tombent sur l'anode. Cependant, lorsque le tube est plongé dans un champ magnétique suffisant parallèle à la cathode et, par conséquent, perpendiculaire au champ électrique entre électrodes, les électrons sont déviés et se déplacent suivant un trajet en tourne de spirale entre la cathode et la grille comme la montrant les traits pointillés de la Fig.1.
Lorsque l'intensité de champ augmente,le courant vers l'anode cesse complètement pour des champs relativement faibles en raison des expansions de la grille qui obstruent complètement le trajet des électrons lorsque les trajectoires en forme de spirale s'allongent. Fi- nalament, pour une valeur critique du champ magnétique caractéristique d'un dispositif particulier, la plupart des électrons n'atteignent plus la grille 13 en raison de cette déflexion et il en résulte une diminution du courant de grille- Lorsque l'intensité de champ est augmentée au-dessus d'une certaine valeur critique, le courant d'électrons tombe rapidement et, finalement, se réduit pratiquement à zéro- Conformément à l'invention,
on propose d'ajuster la valeur de l'intensité de champ magnétique de manière que les électrons n'atteignent que la grille et qu'aucun courant ne circule vers l'anode. Dans cas
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conditions, les variations de potentiel de l'anode entrainent une variation du courant de grille sans qu'aucun courant le s'écoule vers l'anode- A l'aide de ces tubes on peut obtenir un facteur d'amplification de tension d'environ deux ou trois par tube et même plus suivant la construction des tubes et les schémas utilisés-
La Fig.2 représente un circuit amplificateur utilisant une série de dispositifs à décharge 1, 2 et 3 conformément à l'invention. Ces dispositifs peuvent être constitués soit par le magnétron représenté à la Fig.1, soit par tout tube à trois électrodes pourvu, comme montré, d'une bobine.
La grille de chaque tube est connectée à l'anode du tube suivant et les électrodes sont alimentées sous le marne potentiel par l'intermédiaire d'impédances ou de résistances R par une source'telle qu'un générateur, une batterie ou un redres- seur.
Les signaux reçus au circuit d'entrée 5 sont appliqués à l'anode du tube 1 et entraînent des variations du potentiel de celle-ci et, par conséquent, des variations du courant absorbé par la grille- Ces variations de courant de grille produisent des chutes ohmiques dans l'impédance R et, par conséquent, des variations du potentiel appliqué à l'anode du dispositif à décharge électronique suivant- A son tour, le courant de grille du dispositif à décharge électronique 2 varie conformément aux variations de la tension d'anode. Le circuit de sortie connecté au dispositif à décharge 3 sera le siège de fluctuations de courant proportionnelles aux fluctuations de tension appabaissant dans le circuit d'entrée.
Si les tubes à vide ont été couvenablement choisis, le potentiel , le courant et la puissance de sortie seront plus élevés qu'à l'entrée- Une disposition conforme à celle qui est représentée à la Fig.2 peut être utilisée pour amplifier des fréquences comprises entre 20 et 1 million de périodes par seconde avec la plus grande fidélité et elle trouve un large champ d'application dans la transmission des signaux de télévision-
La Fig.3 représente une série de systèmes amplificateurs couplés par résistance ou impédance utilisant des tubes magnétrons à anode fendue 10, 11 et 12. Dans ce système, les électrodes de contrôle sont soumises au marne potentiel continu.
Le magnétron à anode fendue, en raison des trajets circulaires parcourus par les électrons dans le champ magnétique, présente la pro-
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-prié%4 particulière que le courant circulant vers une des anodes croît lorsque le courant circulant vers l'autre anode décroît et vice-versa- Ainsi, les fluc- tuations des potentiels appliqués à une anode entraînent des fluctuations du courant circulant dans l'autre anode, A la Fig.3, une anode de chaque tube sert d'électrode de commande tandis que l'autre anode sert d'électrode de sortie
Comme les deux anodes sont généralement identiques en dimensions et en construction et symétriquement placées par rapport à la cathode, il peut sembler à première vue que le système ne peut donner aucune amplification de tension- Cependant,
ce n'est pas le cas puisque la réaction, l'effet régéné-
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rsitour ou l'offot do r4i)lut,inco nGa3tiva du TIIngn6tl'on Intorviorl11ant pour prao- duire une grande amplification de tension par tube-
Considérant le tube 12 du dessin, supposons que sous l'action du premier tube, le potentiel de l'anode 13 augmente- La courant absorbé par l'électrode 14 augmente, ce qui réduit le potentiel du point 14 en raison de l'augmentation de chute de tension dans l'impédance 2". Nais la réduction du potentiel du point 14 entraîne la réduction du courant circulant vers 13, ce qui augmente le potentiel de cette anode et, si les couplages sont réalisés par des résistances, il en résulte un effet régénérateur et une amplification indépendants de la fréquence.
Par un réglage approprié des circuits et des tensions, l'amplification de courant et de puissance par tube peut 'être faite très élevée et peut approcher l'infini-
La Fig.4 est analogue à la Fig.3, sauf que le schéma est disposé en push-pull dans lequel les couplages entre les circuits de sortie et d'antrée sont neutralisés- On a prévu un couplage entre étagas plus complexe da manière à augmenter la gamma de fréquences qui peut'être amplifiée. En raison de cas complications supplémentaires , il est passible d'obtenir pratiquement une am- plification uniforme pour toutes les fréquences comprises dans taie très large bande , par exemple 0 à 2.500.000 p/s.
Naturellement, les tubes représentés à la Fig.2 ou tout autre tube à potentiel positif de grille peut titre utilise dans ce système*
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IMPROVEMENTS TO TUBES AND AMPLIFIER CIRCUITS '.
The invention relates to circuits using electronic discharge devices and, in particular, to circuits for amplifying signals *
It pexmet simple and efficient amplification of very wide frequency bands.
The intention relates in particular to an arrangement in which vacuum tubes are used, the control element of which is brought to a high positive direct potential and absorbs a low current.
According to the invention, we created an axial magnetic field @
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around the electronic discharge device, the input and output electrodes of which are preferably brought to approximately the same positive potential.
According to one of the tons of vacuum tubes forming the subject of the invention, the magnetic field has sufficient intensity to reduce the anode current to zero by allowing large currents to pass through the grid. Under these conditions, if the potential of the anode varies, the gate current can vary without the anode absorbing any current * As a result, the anode absorbs very low power and the tube can be used in amplification goals
One of the advantages of the present invention lies in the fact that the electronic discharge device can be a magnetron or a tube with three ordinary electrodes provided with an axial field *
The invention also has the advantage that, in the case where several sound discharge devices:
use cascades, it is not necessary to amplify blocking capacitors or coupling circuits between the anode of one of the tubes and the control electrode of the next tube. This arrangement allows a simplification of the circuits and a increase of the maximum operating frequency and avoid difficulties due to capacitance between earth and blocking capacitors or coupling circuits.
Fig. 1 shows a vacuum tube that can be used according to the invention *
Fig. 2 schematically shows a system using a chain of amplifiers each of which uses either the magnetron of Fig. 1 or any three electrode tube provided with an axial magnetic field.
Fig. 3 shows an amplifier system using split anode magnetron tubes.
FIG. 4 represents in simplified form the application of the invention to push-pull circuits and to circuits in which the harmful coupling capacitances between input and output circuits are neutralized.
FIG. 1 represents a section of a magnetron constituted by an electronic discharge device comprising a casing 10 containing a
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central electron-emitting cathode 11 surrounded by an anode 12 and a grid 13. As shown in the figure, the grid is provided with widely spaced radial extensions in the form of fins and placed on a circumference almost as large as the diameter of the grid. The anode- Catto arrangement, as practice has shown, allows a greater influence of the anode on the acceleration of the electrons and ensures that all the current flows through the grid. The envelope is surrounded on the outside by any suitable means such as a coil creating a magnetic field parallel to the cathode.
During the operation of this magnetron, the grid 13 and the anode 12 are positively charged as shown in Fig. 2 When the cathode 11 is kept incandescent by suitable heating, a current of electrons flows through it. ordinary circumstances towards the grid 13 and the anode 12.
When there is no magnetic field, this current is determined by various factors including the applied voltage, the temperature of the cathode, the dimensions and geometric relations of the electrodes and the resistance of the electric circuits connected. to the electrodes The electrons constituting this current move radially da the cathode towards the grid 13 and towards the anode 12 and most of them fall on the anode. However, when the tube is immersed in a sufficient magnetic field parallel to the cathode and, therefore, perpendicular to the electric field between electrodes, the electrons are deflected and travel in a spiraling path between the cathode and the grid like the showing the dotted lines in Fig. 1.
As the field strength increases, the current to the anode ceases completely at relatively weak fields due to grid expansions which completely obstruct the path of electrons as the spiral-shaped paths lengthen. Finally, for a critical value of the magnetic field characteristic of a particular device, most of the electrons no longer reach the gate 13 due to this deflection and the result is a decrease in the gate current. field is increased above a certain critical value, the electron current drops rapidly and ultimately reduces to practically zero. According to the invention,
it is proposed to adjust the value of the magnetic field intensity so that the electrons only reach the gate and no current flows to the anode. In case
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conditions, the variations in potential of the anode cause a variation of the gate current without any current flowing towards the anode. Using these tubes one can obtain a voltage amplification factor of about two or three per tube and even more depending on the construction of the tubes and the diagrams used -
Fig. 2 shows an amplifier circuit using a series of discharge devices 1, 2 and 3 according to the invention. These devices can be constituted either by the magnetron shown in FIG. 1, or by any tube with three electrodes provided, as shown, with a coil.
The grid of each tube is connected to the anode of the next tube and the electrodes are fed under the potential marl via impedances or resistors R by a source such as a generator, a battery or a rectifier. sister.
The signals received at the input circuit 5 are applied to the anode of the tube 1 and cause variations in the potential thereof and, consequently, variations in the current absorbed by the gate. These variations in gate current produce ohmic drops in the impedance R and, therefore, changes in the potential applied to the anode of the next electronic discharge device - In turn, the gate current of the electronic discharge device 2 varies according to changes in the voltage d 'anode. The output circuit connected to the discharge device 3 will be the seat of current fluctuations proportional to the voltage fluctuations appearing in the input circuit.
If the vacuum tubes have been carefully chosen, the potential, current and power output will be higher than at the input - An arrangement according to that shown in Fig. 2 can be used to amplify frequencies between 20 and 1 million periods per second with the greatest fidelity and it finds a wide field of application in the transmission of television signals-
Fig. 3 shows a series of resistance or impedance coupled amplifier systems using split anode magnetron tubes 10, 11 and 12. In this system, the control electrodes are subjected to the DC potential.
The split anode magnetron, due to the circular paths traversed by electrons in the magnetic field, presents the pro-
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-prié% 4 particular that the current flowing to one of the anodes increases when the current flowing to the other anode decreases and vice versa- Thus, the fluctuations of the potentials applied to an anode cause fluctuations in the current flowing in the another anode, In Fig. 3, one anode of each tube serves as the control electrode while the other anode serves as the output electrode
As the two anodes are generally identical in size and construction and symmetrically placed with respect to the cathode, it may at first glance appear that the system cannot give any voltage boost- However,
this is not the case since the reaction, the regenerated effect
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resitour or offot do r4i) lut, inco nGa3tiva du TIIngn6tl'on Intorviorl11ant to produce a large amplification of voltage by tube-
Considering tube 12 of the drawing, suppose that under the action of the first tube, the potential of the anode 13 increases - The current absorbed by the electrode 14 increases, which reduces the potential of point 14 due to the increase voltage drop in impedance 2 ". But the reduction of the potential at point 14 leads to a reduction in the current flowing to 13, which increases the potential of this anode and, if the couplings are made by resistors, the result is a regenerative effect and an amplification independent of the frequency.
By proper tuning of circuits and voltages, the amplification of current and power per tube can be made very high and can approach infinity.
Fig. 4 is similar to Fig. 3, except that the diagram is arranged in push-pull in which the couplings between the output and feeder circuits are neutralized - A more complex inter-stage coupling has been provided in order to increase the gamma of frequencies that can be amplified. Due to additional complications, it is possible to obtain practically a uniform amplification for all frequencies within the very wide band, for example 0 to 2,500,000 p / s.
Of course, the tubes shown in Fig. 2 or any other tube with positive grid potential can be used in this system *