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"Montage préamplificateur pour amplificateur de puissance push-pull à transistors."
L'invention est relative à un montage préamplificateur pour amplificateur de puissance push-pull à transistors pour fonctionnement en classe A ou B, dans lequel l'étage préamplificateur est constitué par un amplificateur push-pull à deux étages, alimenté en opposition de phase par un transformateur d'attaque, qui est couplé galvanj.quement à basse impédance avec l'étage final push-pull, de telle sorte que l'étage préamplificateur push-pull du coté de l'étage fi- nal push-pull est réalisé en montage collecteur-base et l'é- tage préamplificateur push-pull à l'entrée en tant que montait émetteur-base,
et que les sections amplificatrices travaillant
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en opposition de phase du montage préamplificateur sont soumise$ en soi à. une contre réaction en courant continu et en courant alternatif et un couplage additif mutuel existant depuis la sortie del'étage collecteur-base d'une section amplificatrice jusqu'à l'entrée de l'étage émetteur-base de l'autre section amplifica- trice opposée, suivant le brevet belge 635,378,en partant dans le cas présent du fait que chaque système à transistor se trouve dans un bottier propre.
Pour assurer la symétrie de tels ampli- ficateurs de puissance push-pull, l'on utilise des résistances d'émetteur, bien qu'il soit connu que celles-ci s'opposent à un fonctionnement en classe B, par limitation de courant. Le même in' convénient se présente lorsque l'on utilise, pour un ajustage sta- ble du point de repos d'amplificateurs push-pull, des résistances d'émetteur.
La puissance perdue dans les transistor) de l'étage final d'un amplificateur a pour conséquence une augment tation de températures qui provoque une augmentation du courant d' émetteur, ce qui augmente à nouveau la puissance perdue. Cet entri aînement provoqué par les variations de température peut conduire à une destruction des transistors de l'étage final, par suite d' un échauffement exagérément élevé. Afin d'éviter cet inconvénient l'on doit veiller à ce que la tension de base soit adaptée à l'au gmentation de température.
Les mêmes considérations sont également valables pour les transistors des étages préamplificateurs, mais cependant réchauffement propre n'est pas critique dans ce oas, à cause de l'importance de la résistance de travail, c'est-à-dire! aveo une faible tension de collecteur et un faible courant de tra- vail. Dans des amplificateurs de puissance à transistoro à coupla-; ge en courant continu, qui sont à la base du présent brevet, le problème de la stabilisation a une importance particulière, étant: donné que de relativement faibles variations de température peuvent déjà influencer fortement la stabilité du montage.
Il est déjà connu, dans un amplificateur
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à transistors à couplage en courant continu à deux étages, avec un montage émetteur-base, dans lequel une augmentation du courant de colleoteur d'un étage provoque une réduction du courant de col- lecteur dans l'étage suivant, de coupler thermiquement les tran- sistors de ces étages entre eux, à l'aide de ponts conducteurs de la chaleur, par exemple des bandes ou des douilles métalliques, tellement étroitement qu'il se produise entre les transistors une égalisation thermique immédiate. La conséquence d'un tel couplage thermique étroit est un couplage capacitif inévitable, qui condui dans des amplificateurs pour des fréquences élevées à une réactioni interne inadmissible et qui provoque des déphasages influençant la stabilité de l'amplificateur.
En outre, le couplage therm&- conducteur direct de transistors à l'aide de bandes métalliques et d'éléments analogues est aussi à proscrire dans les cas où les électrodes de collecteur des transistors sont reliées do façon éle triquement conductrice au bottier.
Ces inconvénients sont réduite dans les amplificateurs suivant le brevet principal grâce à des moyens oon que de telle sorte pour l'établissement d'un couplage thermique qu'ils évitent une égalisation thermique par l'intermédiaire d'é- léments de couplage mécaniques conducteurs de la chaleur.
Suivant l'invention, ceci est obtenu grâce au fait que dans chacune des deux sections amplificatrices symétriques de l'amplificateur push-pull, le transistor du pre- mier étage du montage amplificateur est couplé thermiquement, en omettant le second étage du montage préamplificateur, avec le t aistor de l'étage final, de telle sorte qu'une égalisation ther- mique se fasse entre les transistors par rayonnement et/ou oon- veotion en utilisant un corps de préférence conducteur de la cha- leur, entourant à la façon d'un bottier le transistor ayant le potentiel thermique le plus faible,
Grâce à l'utilisation de ces disposi- tions, l'on obtient une stabilisation du point de repos indépen- dante de la température ambiante.
En outre, l'on obtient l'avant-4
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ge supplémentaire que la résistance d'émetteur indésirable dans des amplificateurs push-pull en classe B, peut être fortement ré- duite , ce qui a également pour conséquence une réduction du coef- fioient de distorsion.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à. ti- tre d'exemple non limitatif, dans le cas de l'utilisation d'un am- plifioateur push-pull suivant le brevet principal et en se réfé- rant aux dessina annexés,
A la figure 1, l'on a représenté en prin oipe l'une des deux sections amplificatrices du montage préampli- fioateur avec l'étage final correspondant à la figure 2du brevet' principal.
Dans le montage push-pull complet, la section amplificatrice représentée dans oette figure est complé- ' tée par une seconde section amplificatrice réalisée de façon cor- reapondante. Le mode de fonctionnement du couplage thermique est identique dans les deux sections amplificatrices,
grâce à la mise en oeuvre des mêmes dispositions et il doit être accordé mutuelle' ment dans certaines circonstances par des dispositions particuliè res.La section amplificatrice représentée au sdhéma comporte dans l'étage d'entrée le transistor Tr1 en montage émetteur-base et le transistor Tr2 en montage collecteur-base. Le couplage thermique se fait comme indiqué par l'encadrement en pointillé entre le pre mier transistor Trl de l'étage'd'entrée et le transistor Tr3 de l'étage final.
Un couplage thermique du transistor Tr2 des étages d'entrée avec le transistor final n'est pas possible pour obtenir l'effet recherché, étant donné que la puissance perdue du transis' tor final serait encore augmentée, S'il se produit dans le transistor Tr3. par exemple à cause de sa puissance perdue, une augmentation de ! température, qui se fait également sentir avec une certaine cons- 'tante de temps, à cause du couplage thermique, dans le transistor! Tr1 des étages d'entrée, le courant de collecteur de ce transistor
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augmentera. Ceci provoque une chute de tenaion plus élevée dans le résistance R1.
Par conséquent, la tension de base du transistor travaillant en montage collecteur à la masse Tr2/et également la tension de base du transistor de l'étage final Tr3, aux bornes de la résistance R3. Aveo une tension de base décroissante aux borne de la résistance R3, la puissance perdue du transistor Tr3 de l'é- tage final se réduit également, transistor qui sans cela serait détruit finalement par l'augmentation des températures. Les ton- sions et courants de l'amplificateur s'établissent après un temps relativement court aux valeurs prévues pour le montage. La figure
3 représente l'allure dans le temps du courant de collecteur du transistor Tr3.
L'amplificateur connecté à t = 0 et qui travaille sans couplage thermique, subit par suite de l'échauffement une au mentation de courant dépassant le courant de repos JO. Si au mo- ment tl, le couplage thermique entre en action, non seulement une augmentation supplémentaire du courant est supprimée, mais encore le courant qui constitue une mesure de l'échauffement retombe pra tiquement à la valeur nominale JO. 0ail
La figure 2 représente un exemple de la solution constructive pour la mise en oeuvre du couplage thermique
Le transistor Tr1 de l'étage d'entrée'et le transistor Tr3 de l'é tage final sont disposée en commun dans un bottier fermé G de tel, le sorte qu'ils soient isolés thermiquement entre eux, par une clo son, qui les sépare galvaniquement et les découple capacitivement convenablement.
Une égalisation thermique s'effectue entre les transis, tors par rayonnement direct et par convection, le transis- tor Tr3 possédant d'abord en général le potentiel thermique le
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AjOUté 1 mot. plus élevé, Toutes les pièces de liaison mécaniques entre les daru Approuvé, ) transistors Trl et Tr3, par exemple les pièces de fixation,sont faites de matières de faible conductibilité thermique. Pour autant que les électrodes de collecteur soient reliées de façon électrique ment conductrice au bottier des transistors, les pièces de liai- son entre les bottiers de transistors possèdent en outre une va- leur d'isolement électrique élevée.
Le bottier G peut par exemple
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être réalisé en forme de godet, le coté ouvert pouvant alors être fermé par une plaque de matière isolante, sur laquelle est fixé le transistor Tri.
Si le boîtier G est fait de métal, il peut servir de corps de refroidissement pour le transistor ayant la perte de puissance la plus élevée. Le transistor est alors uti- lement relié de façon conductrice de la chaleur au boîtier à l'ai- r de des pièces de fixation H, de préférence à l'intérieur du boîtoire De ce fait, la surface rayonnant thermiquement est fortement aug- mentée, de telle sorte que ce n'est plus simplement le rayonnement direct qui agit d'un transistor à l'autre.
Le rayonnement thermique sur le transis* tor Tr1 peut aussi être augmenté par un façonnage particulier du bottier G, en disposant par exemple les deux transistors aux foy- ers d'un bottier de forme elliptique.
A titre d'autre exemple de réalisation qui corps pas été représenté aux dessins, il est possible d'utiliser un corps de refroidissement en forme de bloc plein, qui est relié ! de façon conductrice de la chaleur au transistor possédant la per- te de puissance la plus élevée et qui comporte un évidement obtu- râblé, par exemple un alésage, dans lequel l'autre transistor est' placé sans liaispn conductrice de la. chaleur avec le corps de re-' froidissement.
Pour accélérer la compensation ou l'égal lisation thermique, il est en outre possible de donner un pouvoir) absorbant particulièrement bon au bottier du transistor Tr1 de l' étage d'entrée et/ou à l'intérieur du bottier G, par noircisse- ment.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Preamplifier assembly for push-pull transistor power amplifier."
The invention relates to a preamplifier assembly for a transistor push-pull power amplifier for operation in class A or B, in which the preamplifier stage consists of a two-stage push-pull amplifier, supplied in phase opposition by a driver transformer, which is galvanically coupled at low impedance with the push-pull end stage, so that the push-pull preamplifier stage on the push-pull end stage side is realized in collector-base assembly and the push-pull preamplifier stage at the input as emitter-base assembly,
and that the amplifying sections working
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in phase opposition of the preamplifier assembly are subject $ per se to. direct current and alternating current feedback and mutual additive coupling existing from the output of the collector-base stage of one amplifying section to the input of the emitter-base stage of the other amplifying section opposite trice, according to Belgian patent 635,378, starting in the present case from the fact that each transistor system is located in its own casemaker.
To ensure the symmetry of such push-pull power amplifiers, emitter resistors are used, although it is known that these resist class B operation, by current limiting. The same inconvenience arises when emitter resistors are used for stable adjustment of the rest point of push-pull amplifiers.
The power lost in the transistors of the final stage of an amplifier results in an increase in temperatures which causes an increase in the emitter current, which again increases the power lost. This entrainment caused by temperature variations can lead to destruction of the transistors of the final stage, as a result of excessively high heating. In order to avoid this drawback, care must be taken to ensure that the base voltage is adapted to the increase in temperature.
The same considerations are also valid for the transistors of the preamplifier stages, but however self-heating is not critical in this oas, because of the importance of the working resistance, ie! with low collector voltage and low working current. In coupling transistor power amplifiers; ge in direct current, which are the basis of the present patent, the problem of stabilization is of particular importance, given that relatively small variations in temperature can already strongly influence the stability of the assembly.
It is already known, in an amplifier
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two-stage DC-coupled transistor, with an emitter-base arrangement, in which an increase in collector current from one stage causes a reduction in collector current in the next stage, thermally coupling the trans - Sistors of these stages between them, with the aid of heat conducting bridges, for example metal bands or sockets, so closely that an immediate thermal equalization takes place between the transistors. The consequence of such close thermal coupling is an unavoidable capacitive coupling, which leads in amplifiers for high frequencies to an inadmissible internal reaction and which causes phase shifts influencing the stability of the amplifier.
In addition, the direct thermally conductive coupling of transistors using metal strips and the like is also to be avoided in cases where the collector electrodes of the transistors are electrically conductive connected to the casing.
These drawbacks are reduced in the amplifiers according to the main patent by means oon that in such a way for the establishment of a thermal coupling that they avoid thermal equalization by means of conductive mechanical coupling elements. the heat.
According to the invention, this is obtained by the fact that in each of the two symmetrical amplifier sections of the push-pull amplifier, the transistor of the first stage of the amplifier assembly is thermally coupled, omitting the second stage of the preamplifier assembly, with the t aistor of the final stage, so that a thermal equalization takes place between the transistors by radiation and / or convection using a preferably heat-conducting body, surrounding in the manner of a housing the transistor having the lowest thermal potential,
By using these arrangements, a stabilization of the rest point independent of the ambient temperature is obtained.
In addition, we get the front-4
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Furthermore, the unwanted emitter resistance in push-pull amplifiers in class B can be greatly reduced, which also results in a reduction in the distortion coefficient.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given to. by way of nonlimiting example, in the case of the use of a push-pull amplifier according to the main patent and with reference to the appended drawings,
In Figure 1 there is shown in principle one of the two amplifier sections of the preamplifier assembly with the final stage corresponding to Figure 2 of the main patent.
In the complete push-pull arrangement, the amplifier section shown in this figure is completed by a second amplifier section made correspondingly. The thermal coupling operating mode is identical in the two amplifying sections,
thanks to the implementation of the same arrangements and it must be mutually tuned in certain circumstances by special arrangements. The amplifying section shown in the diagram comprises in the input stage the transistor Tr1 in emitter-base assembly and the transistor Tr2 in collector-base assembly. The thermal coupling takes place as indicated by the dotted border between the first transistor Tr1 of the input stage and the transistor Tr3 of the final stage.
A thermal coupling of the transistor Tr2 of the input stages with the final transistor is not possible to obtain the desired effect, since the lost power of the final transistor would be further increased, If it occurs in the transistor Tr3. for example because of its lost power, an increase of! temperature, which is also felt over a certain time constant, due to thermal coupling, in the transistor! Tr1 of the input stages, the collector current of this transistor
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will increase. This causes a higher tenion drop in resistor R1.
Consequently, the base voltage of the transistor working in collector circuit to ground Tr2 / and also the base voltage of the transistor of the final stage Tr3, across resistor R3. With a decreasing base voltage at the terminals of resistor R3, the power lost from transistor Tr3 of the final stage is also reduced, a transistor which otherwise would ultimately be destroyed by the increase in temperatures. The tones and currents of the amplifier are established after a relatively short time at the values provided for the assembly. The figure
3 represents the trend over time of the collector current of transistor Tr3.
The amplifier connected to t = 0 and which works without thermal coupling, undergoes as a result of heating a current increase exceeding the quiescent current OJ. If at the moment t1 the thermal coupling comes into action, not only is a further increase in current suppressed, but also the current which constitutes a measurement of the temperature rise drops to practically the nominal value OJ. 0 garlic
Figure 2 represents an example of the constructive solution for the implementation of thermal coupling
The transistor Tr1 of the input stage and the transistor Tr3 of the final stage are arranged in common in a closed housing G of such, so that they are thermally insulated from each other, by a clo sound, which galvanically separates them and capacitively decouples them suitably.
A thermal equalization takes place between the transis, tors by direct radiation and by convection, the transistor Tr3 generally first having the thermal potential.
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ADDED 1 word. higher, All mechanical connecting parts between daru Approved,) Trl and Tr3 transistors, for example the fasteners, are made of materials of low thermal conductivity. As long as the collector electrodes are electrically conductive connected to the transistor housing, the connecting pieces between the transistor housings also have a high electrical insulation value.
The shoemaker G can for example
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be made in the shape of a cup, the open side then being able to be closed by a plate of insulating material, on which the Tri transistor is fixed.
If the case G is made of metal, it can serve as a cooling body for the transistor with the highest power loss. The transistor is then usefully thermally conductively connected to the housing by means of fasteners H, preferably inside the housing. As a result, the thermally radiating surface is greatly increased. , so that it is no longer simply the direct radiation which acts from one transistor to another.
The thermal radiation on the transistor Tr1 can also be increased by a particular shaping of the casing G, for example by placing the two transistors at the centers of a casing of elliptical shape.
As a further exemplary embodiment, which body is not shown in the drawings, it is possible to use a cooling body in the form of a solid block, which is connected! thermally conductive manner to the transistor having the highest power loss and which has a sealed recess, for example a bore, into which the other transistor is placed without the conductive link of the. heat with the cooling body.
To accelerate the thermal compensation or equalization, it is also possible to give a particularly good absorbing power to the casing of the transistor Tr1 of the input stage and / or inside the casing G, by blackening. is lying.
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