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Perfectionnements apportés aux amplificateurs.
La présente invention concerne un amplificateur qui comporte au moins deux tubes électroniques connectés en cascade et dans lequel l'électrode de sortie (l'anode) du premier des deux tubes est couplée capacitivement, par exemple au moyen d'un coupla- ge résistance-condensateur, à l'électrode d'entrée du tube suivant.
La Demanderesse a constaté dans les montages connus de ce genre que, si le dernier des deux tubes connectés en cascade est muni d'une cathode chauffée directement et plus particulièrement si le courant de chauffage de régime est très faible, par exemple d'environ 50 milliampères pour 1. 4 volt, comme c'est le cas dans les tubes modernes alimentés par batterie, la tension anodique des cubes étant directement empruntée à une batterie, le filament du
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deuxième tube (de par sa nature faible) est souvent détérioré ou brûlé sans que la tension de chauffage ait dépassé la valeur maxi- mum admissible.
Conformément à la présente invention on peut éviter cet inconvénient dans les amplificateurs du genre précité en ayant recours à des moyens de supprimer ou d'éviter au moins en partie un à-coup de tension positive par rapport à la cathode qui lors de la mise en service de l'amplificateur, apparaît sur l'électrode d'entrée du deuxième tube par suite de la charge du condensateur de couplage connecté entre les deux tubes.
L'invention est basée sur la constatation que la dété- rioration du filament des deux tubes montés en cascade est provo- quée par une décharge à arc qui jaillit immédiatement après la mise en circuit de la tension anodique du premier tube entre la cathode et une électrode reliée à la borne positive de la batte- rie de tension anodique, plus particulièrement l'anode du dernier tube. On a constaté que cette décharge à arc est amorcée par une impulsion de tension imprimée au deuxième tube, par l'intermédiaire du condensateur de couplage, à la grille de commande du deuxième tube lors de la mise:en circuit de la tension anodique du premier tube, ce qui a pour effet que la grille de commande du dernier tube a passagèrement un potentiel positif élevé, à savoir environ de la valeur de la tension anodique, par rapport à la cathode cor- respondante.
Si la cathode du deuxième tube n'émet pas ou sensible- ment pas encore d'électrons lors de la mise en circuit de la tension anodique, cette impulsion de tension provoque un percement disrup- tif entre la grille de commande et la cathode, ce qui a pour effet d'amorcer la décharge à arc précitée entre la cathode et l'anode.
Des essais oscillographiques à ce sujet ont montré que ce phénomène, qui a pour conséquence de détériorer ou de détruire le filament se produit souvent même dans les tubes amplificateurs qui sont évacués jusqu'à au moins 10-6 millimètre de mercure et dont la
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tension anodique utilisée n'a qu'une valeur d'environ 100 volts.
L'impulsion de tension précitée sur la grille de commande du deuxième tube s'est avérée d'autant plus dangereuse que le condensateur de couplage entre les deux tubes montés en cascade est plus grand. Le risque augmente également à mesure que la résistance intercalée dans le conducteur de la grille de commande est plus forte. Par conséquent la présente invention est plus particulièrement intéressante pour amplificateurs basse fréquence dans lesquels on utilise habituellement des condensateurs de cou- plage d'environ 10000 pF.
On peut empêcher de différentes façons la décharge à arc précitée. Pour éviter des surcharges on peut utiliser à cet effet, par exemple, des moyens de protection connus en soi qui doivent être connectés entre la cathode et la grille de commande de deu- xième tube. En prenant une mesure de ce genre qui peut consister, par exemple, à connecter deux redresseurs à couche de blocage montée de façon opposée en série entre la grille de commande et la cathode du deuxième tube, on ne supprime qu'en partie l'im- pulsion de tension produite, il est vrai, mais de la sorte on peut empêcher l'apparition entre la grille de commande,et la ca- thode, d'une tension ayant une valeur telle qu'il se produit un percement disruptif entre les électrodes précitées, ce qui évite donc en même temps le jaillissement entre l'anode et la cathode,
d'une décharge à arc détériorant ou détruisant le filament.
De plus, on peut éviter le jaillissement d'unè décharge à arc dans le deuxième' tube et ce, à l'opposé des mesures préci- tées, sans avoir recours à des éléments de couplage supplémentaires, en accouplant mécaniquement les interrupteurs prévus pour la mise en circuit du courant de chauffage et de la tension anodique de telle façon que l'interrupteur pour la tension anodique ne puisse être fermé qu'après la fermeture de l'interrupteur pour le courant de chauffage.
Lors de la mise en circuit de la tension anodique la cathode émettra déjà alors des électrons de sorte que si la grille
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de commande du deuxième tube devient légèrement positive par rap- port à la cathode il se produit immédiatement un courant de grille ayant pour conséquence de produire sur la résistance de grille de ce tube une chute de tension telle que la grille de commande ne puisse présenter qu'une faible tension positive par rapport à la cathode.
On a constaté qu'ainsi l'impulsion de tension dangereuse sur la grille de commande du deuxième tube est dûment supprimée.
Dans un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'amplificateur conforme à l'invention la production d'une impul- sion de tension sur la grille de commande du deuxième tube par suite de la charge du condensateur de couplage qui a lieu lors de la mise en circuit de la tension anodique, est complètement évitée en shun- tant par une résistance l'interrupteur destiné à la mise en circuit de la tension anodique du premier tube. Dans ce cas le condensateur de couplage reste toujours chargé et il ne peut donc se produire un à-coup de la tension de charge lors de la mise en circuit.
De préférence, on donne à la résistance de shuntage une gran. de valeur ohmique, par exemple d'environ 0. 1 à 1 mégohm, afin de ré- duire le plus possible l'apparition d'un courant de fuite à travers cette résistance lorsque l'amplificateur est hors service et pour éviter la décharge de la batterie en cas d'un court circuit éven- tuel dans l'amplificateur.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu, partie de l'invention.
La figure unique montre un amplificateur basse fréquence du genre connu en soi comportant deux tubes amplificateurs 1 et 2 qui sont montés en cascade et représentés comme étant des tubes pentodes.
Les oscillations à amplifier peuvent être amenées à la grille de com- mande 4 du premier tube 1 au moyen des bornes d'entrée 3. Les oscil- lations amplifiées par le premier tube, qui apparaissent sur la ré- sistance anodique 5, sont amenées à la grille de commande 7 du deuxiè. me tube par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage 6. Les os-
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cillations amplifiées qui apparaissént dans le circuit anodique du deuxième tube 2 sont amenées à une impédance de sortie constituée par le haut-parleur 8.
L'amplificateur est agencé pour l'alimentation par batterie,, Le courant de chauffage nécessaire à alimenter les cathodes chauf- fées directement 9 et 10, respectivement, des tubes 1 et 2 est pré- levé sur la batterie de courant de chauffage 11, tandis que-les tensions pour l'anode et la grille-écran sont empruntées à la bat- terie de tension anodique 12.
Les grilles de commande des tubes 1 et 2 sont reliées, respectivement, directement à,la borne de jonction négative de la batterie du courant de chauffage 11 avec interposition de résistan- ces de grille 13 et 14 et par l'intermédiaire d'une batterie de po- larisation de grille 15.
Comme on l'a dit plus haut il pourra se produire dans le montage précité entre le filament 10 et l'anode ou la grille- écran du deuxième tube une décharge à arc amorcée par l'à-coups de la tension de charge du condensateur de couplage 6 lorsqu'on met en service le montage en fermant l'interrupteur de courant de chauf- fage 16 et l'interrupteur de la tension anodique 17.
En accouplant mécaniquement, conformément à la présente invention, l'interrupteur de tension anodique 17 à l'interrupteur du courant de chauffage 16, comme le montre schématiquement la figu- re en 18, et ce de telle façon que l'interrupteur de tension ano- dique 17 ne puisse être fermé qu'après la fermeture de l'interrup- teur du courant de chauffage 16, on évite, comme on l'a dé'j.à dit plus haut, une décharge à arc dans le deuxième tube lors de la mi- se en service de l'amplificateur.
Dans un autre mode d'exécution avantageux de l'invention l'interrupteur de tension anodique 17 est shunté par une forte ré- sistance ohmique 19, par exemple de 0. 5 mégohm:. Grâce à cette me- sure le condensateur de couplage 6 reste toujours chargé et l'appa- rition d'un à-coups de la tension de charge sur la grille de comman- de 7 et, partant, le jaillissement d'une décharge à arc dans le tu- be 2 est également évité.
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Il y a lieu d'observer que vis-à-vis d'autres mesures conformes à l'invention pour éviter une décharge à'arc dans le deuxième tube la mesure citée en dernier lieu présente l'avantage d'éviter complètement l'apparition d'un à-coup de la tension de charge du condensateur 6, de sorte que mène dans le cas ou par suite d'un défaut de construction du tube, qui d'ailleurs n'est pas gênant pour son fonctionneuent et par suite duquel la tension disruptive entre la grille de commande et la cathode est inférieure à la tension disruptive normale, le jaillissement d'une décharge à arc dans ce tube est évité avec certitude.
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Improvements made to amplifiers.
The present invention relates to an amplifier which comprises at least two electron tubes connected in cascade and in which the output electrode (the anode) of the first of the two tubes is capacitively coupled, for example by means of a resistance-coupling. capacitor, to the input electrode of the next tube.
The Applicant has observed in the known assemblies of this type that, if the last of the two tubes connected in cascade is provided with a directly heated cathode and more particularly if the heating current is very low, for example around 50 milliamperes for 1.4 volts, as is the case in modern battery-powered tubes, the anode voltage of the cubes being taken directly from a battery, the filament of the
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second tube (due to its weak nature) is often damaged or burnt without the heating voltage having exceeded the maximum allowable value.
In accordance with the present invention, this drawback can be avoided in amplifiers of the aforementioned type by having recourse to means for eliminating or at least partially avoiding a surge in positive voltage with respect to the cathode which, when switching on. service of the amplifier, appears on the input electrode of the second tube as a result of the charge of the coupling capacitor connected between the two tubes.
The invention is based on the finding that the deterioration of the filament of the two cascaded tubes is caused by an arc discharge which emerges immediately after switching on the anode voltage of the first tube between the cathode and a cathode. electrode connected to the positive terminal of the anode voltage battery, more particularly the anode of the last tube. It has been observed that this arc discharge is initiated by a voltage pulse printed on the second tube, via the coupling capacitor, at the control grid of the second tube when the anode voltage of the first is switched on. tube, which causes the control grid of the last tube to temporarily have a high positive potential, ie about the value of the anode voltage, with respect to the corresponding cathode.
If the cathode of the second tube does not or noticeably not yet emit electrons when the anode voltage is switched on, this voltage pulse causes a disruptive breakthrough between the control grid and the cathode. which has the effect of initiating the aforementioned arc discharge between the cathode and the anode.
Oscillographic tests on this subject have shown that this phenomenon, which has the consequence of damaging or destroying the filament, often occurs even in amplifier tubes which are evacuated down to at least 10-6 millimeters of mercury and whose
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anode voltage used only has a value of about 100 volts.
The aforementioned voltage pulse on the control grid of the second tube has proved to be all the more dangerous as the coupling capacitor between the two tubes mounted in cascade is larger. The risk also increases as the resistance interposed in the conductor of the control grid is stronger. Therefore, the present invention is more particularly interesting for low frequency amplifiers in which coupling capacitors of about 10,000 pF are usually used.
The above arc discharge can be prevented in various ways. To avoid overloads, it is possible to use for this purpose, for example, protection means known per se which must be connected between the cathode and the control grid of the second tube. By taking such a measure, which may consist, for example, in connecting two blocking layer rectifiers mounted oppositely in series between the control grid and the cathode of the second tube, only part of the im - voltage pulse produced, it is true, but in this way it is possible to prevent the appearance between the control gate and the cathode of a voltage having a value such that a disruptive breakthrough occurs between the aforementioned electrodes, which therefore at the same time avoids the spurting between the anode and the cathode,
an arc discharge deteriorating or destroying the filament.
In addition, unlike the aforementioned measures, it is possible to avoid the bursting of an arc discharge in the second tube, without having to resort to additional coupling elements, by mechanically coupling the switches provided for the discharge. switching on the heating current and the anode voltage in such a way that the switch for the anode voltage can only be closed after closing the switch for the heating current.
When switching on the anode voltage, the cathode will already emit electrons so that if the grid
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control of the second tube becomes slightly positive with respect to the cathode a grid current is immediately produced having the consequence of producing on the grid resistance of this tube a voltage drop such that the control grid can only present 'a low positive voltage with respect to the cathode.
It has thus been observed that the dangerous voltage pulse on the control grid of the second tube is duly suppressed.
In a particularly advantageous embodiment of the amplifier according to the invention, the production of a voltage pulse on the control gate of the second tube as a result of the charging of the coupling capacitor which takes place during the switching on of the anode voltage is completely avoided by shunting the switch intended for switching on the anode voltage of the first tube by means of a resistor. In this case, the coupling capacitor always remains charged and there can therefore be no jerk in the charging voltage when switching on.
Preferably, the shunt resistor is given a gran. ohmic value, for example from about 0. 1 to 1 megohm, in order to reduce as much as possible the appearance of a leakage current through this resistor when the amplifier is off and to avoid the discharge of the battery in the event of a possible short circuit in the amplifier.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the drawing and from the text, of course, forming part of the invention.
The single figure shows a low-frequency amplifier of the type known per se comprising two amplifier tubes 1 and 2 which are cascaded and shown as being pentode tubes.
The oscillations to be amplified can be brought to the control grid 4 of the first tube 1 by means of the input terminals 3. The oscillations amplified by the first tube, which appear on the anode resistor 5, are brought to to the control grid 7 of the second. tube me through a coupling capacitor 6. The bones
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Amplified cillations which appear in the anode circuit of the second tube 2 are brought to an output impedance constituted by the loudspeaker 8.
The amplifier is arranged for battery power, The heating current necessary to supply the directly heated cathodes 9 and 10, respectively, of the tubes 1 and 2, is taken from the heating current bank 11, while the voltages for the anode and the screen grid are taken from the anode voltage battery 12.
The control gates of the tubes 1 and 2 are connected, respectively, directly to the negative junction terminal of the heating current battery 11 with the interposition of grid resistances 13 and 14 and by means of a battery. grid polarization 15.
As stated above, in the aforementioned assembly between the filament 10 and the anode or the screen grid of the second tube, an arc discharge initiated by the surge in the charging voltage of the capacitor may occur. coupling 6 when the assembly is put into service by closing the heating current switch 16 and the anode voltage switch 17.
By mechanically coupling, in accordance with the present invention, the anode voltage switch 17 to the heating current switch 16, as shown schematically in figure 18, and in such a way that the anode voltage switch - dique 17 can only be closed after the heating current switch 16 has been closed, an arc discharge in the second tube is avoided, as already mentioned above. when the amplifier is switched on.
In another advantageous embodiment of the invention, the anode voltage switch 17 is shunted by a high ohmic resistance 19, for example of 0. 5 megohms :. Thanks to this measure, the coupling capacitor 6 always remains charged and the appearance of a surge of the charge voltage on the control gate 7 and, therefore, the spurt of a discharge at arc in tube 2 is also avoided.
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It should be observed that, compared with other measures in accordance with the invention to avoid an arc discharge in the second tube, the measure mentioned last has the advantage of completely avoiding the appearance of a sudden change in the charging voltage of the capacitor 6, so that in the event of or as a result of a construction defect in the tube, which, moreover, is not disturbing for its operation and as a result of which the breakdown voltage between the control grid and the cathode is lower than the normal breakdown voltage, the spurt of an arc discharge in this tube is avoided with certainty.