CH279475A - Device for automatic gain adjustment of an amplifier. - Google Patents

Device for automatic gain adjustment of an amplifier.

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CH279475A
CH279475A CH279475DA CH279475A CH 279475 A CH279475 A CH 279475A CH 279475D A CH279475D A CH 279475DA CH 279475 A CH279475 A CH 279475A
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Chalhoub Christian
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Chalhoub Christian
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control

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  • Amplifiers (AREA)

Description

       

  Dispositif de réglage automatique de gain d'un     amplificateur.       Lorsque l'on veut maintenir à un niveau  constant la tension de sortie d'un amplifica  teur électronique, le procédé couramment em  ployé consiste à redresser cette tension et à  utiliser la différence de potentiel continu ainsi  obtenue à la polarisation d'une lampe à pente  variable. Outre une certaine complication, ce  procédé a l'inconvénient de faire dépendre la  valeur de la tension de sortie, ainsi mainte  nue constante, des caractéristiques d'un tube,  et de mettre en     oeuvre    une caractéristique de  grille à forte courbure, ce qui oblige, dans le  cas où les harmoniques de la tension d'entrée  sont. gênants, à rendre celle-ci très petite.  



  La présente invention permet d'éviter cet.  inconvénient.  



  Elle a pour objet un dispositif de réglage  automatique de gain d'un amplificateur, ten  dant à maintenir la tension     amplifiée    recueil  lie à la sortie de cet amplificateur à une va  leur constante, caractérisé par le fait que la  tension à amplifier est appliquée aux bornes  d'entrée de l'amplificateur à travers un divi  seur de tension comportant deux résistances  thermosensibles,     l'une    de ces résistances étant,  soumise, par l'intermédiaire d'un circuit de  chauffage, à l'action de la tension recueillie  à la sortie de l'amplificateur et les deux ré  sistances étant disposées de manière à être  influencées de même façon par les variations  de la     température    ambiante.  



       Préférablement,    on utilise des résistances  thermosensibles, dites  thermistances  à fort    coefficient- négatif de variation de résistance  en fonction de la température, c'est-à-dire  dont la résistance décroît fortement lorsque  la température augmente.  



  Trois formes d'exécution du dispositif selon  l'invention sont données, à titre d'exemple,  dans la description     qui    va suivre, illustrée par  le dessin annexé sur lequel:  La     fig.    1 représente un schéma compre  nant seulement deux thermistances pour obte  nir l'effet cherché.  



  La     fig.    2 représente     un    schéma compor  tant une résistance fixe supplémentaire.  



  La     fig.    3 représente le schéma d'un dispo  sitif permettant de faire varier la valeur  constante de la tension de sortie de l'ampli  ficateur.  



       Dans    le schéma de la     fig.    1, la source     F,     alimente, par l'intermédiaire des thermistances  1 et 2,     l'amplificateur    3 dont une partie de la  tension de sortie est renvoyée, par le réseau  4, sur l'élément chauffant de la thermistance  2. Les éléments résistants des deux thermi  stances 1 et 2 forment un potentiomètre dont.  la prise médiane a forme l'une des bornes  d'entrée de l'amplificateur 3. A toute varia  tion de la tension de sortie de l'amplificateur  correspond une variation compensatrice de la  résistance 2 dont la valeur varie en sens in  verse de sa température.

   A noter que sont       compensées    aussi bien les variations de ten  sion de la source que celles de     l'amplificateur.         En effet, si l'on suppose que la tension  fournie par la     source    diminue, la. tension de       sortië    de l'amplificateur fait de même; la frac  tion de cette tension renvoyée à la thermistance  2     diminue    de même,, la température de cette       thermistance    s'abaisse, tandis que sa résistance  augmente, ce qui entraîne une modification du  rapport     potentiométrique    dans le sens qui  augmente la tension aux bornes de l'amplifi  cateur.  



  Dans le cas où la tension fournie par la  source ne varie pas, tandis que celle de sortie  de l'amplificateur varie, le fonctionnement est  le même. Si la tension de sortie s'élève, le  chauffage de la thermistance 2 devient plus  intense, la résistance de cette thermistance di  minue et une fraction plus faible de la tension  d'entrée est fournie à l'amplificateur, le rap  port     potentiométrique    variant en sens inverse  du cas précédent.  
EMI0002.0007     
    et par conséquent -
EMI0002.0008  
   est bien ledit coeffi  cient de variation.  



  Si l'on néglige la résistance interne de la       source    E devant la somme des résistances RI  et R2, la tension U à l'entrée de l'amplifica  teur est donnée par l'expression  
EMI0002.0010     
    dans laquelle E désigne la valeur de la ten  sion fournie par la source E.  



  Pour réduire les variations de la tension  de sortie en fonction de la température am  biante,     qui    devient un paramètre supplémen  taire, on peut se proposer d'égaler     les    va  leurs .que prend le rapport     RI/R2    à     des    tem  pératures limites     T1    et     T2    qu'on se fixe.  



  Soit     t    l'élévation de température de la  thermistance 2 provoquée par son élément  chauffant, pour le point de fonctionnement  normal, La     condition    est:    La thermistance 1 a été prévue pour per  mettre une compensation de l'effet d'une va  riation déterminée de la température ambiante  sur le rapport     potentiométrique.    Le calcul qui  v a suivre permet, de mieux comprendre l'ac  tion de cette thermistance.  



  Soit     Bl   <I>=</I>     a,.        #        ëC    et     R2   <I>=</I>     azelT     les expressions donnant les valeurs des résis  tances 1 et 2 en fonction de la température  absolue T. Dans ces expressions,<I>a,,</I>     a,.2,   <B>Y</B> et       h    sont des coefficients constants.  



  Les coefficients de variation de résistance  en fonction de la température sont respective  ment  
EMI0002.0028     
    En effet, si<I>R (T) = a.</I>     e6,,T    est la résistance à  la température<I>T,</I> à la. température<I>T + d T</I>  on aura  
EMI0002.0030     
    elle est satisfaite pour  
EMI0002.0031     
    Le problème est donc     théoriquement    ré  solu si l'on choisit, une thermistance 1 ayant  le coefficient b' nécessaire suivant cette der  nière     formule.     



  On relève qu'alors la valeur du coefficient  de variation de résistance de la thermistance  1, c'est-à-dire
EMI0002.0034  
   est inférieure à la  valeur
EMI0002.0035  
   du coefficient     correspondant     de la thermistance 2.  



  Ce n'est pas toujours possible et il est  aussi simple de prendre deux thermistances  de même type (b' =     b)    et .de disposer en série  une résistance constante     R'i        (résistance    5 de  la     fig.    2).

        Pour égaliser les tensions d'entrée     aLtx     températures Tl et T2 >     Ti,    il faut faire:  
EMI0003.0003     
    Si Roi est la valeur de RI. à la     températLire        Tl          R01   <I>= al</I>     OIT,     d'où  <I>al</I>     e6/T-   <I>-</I>     R01.        e-6(T--Ti);Ti   <I>.</I>     T-          La    condition devient:

    
EMI0003.0013     
    On en déduit la valeur de la     .résistance     Ri' à mettre en série pour obtenir une com  pensation parfaite à la température<I>T2</I> qu'on  choisira généralement égale à la température  moyenne de fonctionnement.  



  Il faut remarquer:  1  Que la résistance interne dit générateur  peut être incluse     dans    la résistance Ri', alors  que la compensation par thermistance de  coefficient b' supposait une résistance interne  de source négligeable devant la,     somme     Ri + R2.  



  2  Qu'une thermistance 1 de type quelcon  que permet     ,d'aboutir    ail résultat cherché, à  condition que son coefficient b soit suffisam  ment grand pour que le coefficient de Roi       dans    la dernière équation soit positif.  



  Dans le dispositif de réglage décrit, la  constance de la tension de sortie de l'ampli  ficateur est naturellement d'autant meilleure  que la variation de résistance de la thermi  stance en fonction de la température est plus  forte. Or, le coefficient de variation de la  résistance de la thermistance dépend dans une  assez grande mesure de la température à la  quelle est portée la thermistance, c'est-à-dire,  clans le cas présent, du courant qui traverse  son circuit de chauffage, qu'il faut prédéter  miner en conséquence.  



  Le dispositif dont le schéma est donné en       fig.    3 permet de modifier à volonté la valeur  de la tension de sortie de l'amplificateur sans,  pour cela, déplacer le point de fonctionne-    ment de la     thermistance,    .     choisi    à la construc  tion. Ainsi, quelle que soit la. valeur choisie  pour la tension de sortie, la thermistance  pourra fonctionner à son point optimum.  



  Sur cette     fig.    3, la source de courant E  est. branchée par l'intermédiaire du diviseur  de     tension    composé des     thermistances    1 et 2,  les bornes d'entrée de l'amplificateur 3 étant  connectées     aux    bornes de la thermistance 2.  Le dernier étage de celui-ci est constitué par  un tube électronique d'impédance interne  beaucoup plus grande que ses impédances de  charge, par exemple une pentode. Le trans  formateur T comporte     deux        enroulements    se  condaires 5 et 5' dont l'un, 5',     alimente    le cir  cuit d'utilisation et dont l'autre,- 5, alimente le  circuit de chauffage de la thermistance 2.

   Le  transformateur T est établi de telle sorte que  pour la     tension    normale d'entrée et l'intensité  normale de sortie, le courant I traversant le  circuit de chauffage de la thermistance 2  amène celle-ci à une température où la varia  tion de sa résistance occasionnée par une va  riation du courant. I est importante.  



  Une résistance variable 6 est montée en  série dans le circuit de chauffage de la thermi  stance 2.  



  Dans ces conditions, et si l'on suppose en  outre que la charge du transformateur T est  constituée principalement par le     ,circuit    de  chauffage de la thermistance 2, pour une ten  sion E de la source et un coefficient d'ampli  fication de l'amplificateur donnés, une varia  tion de-la résistance 6 ne modifie pas sensi  blement le courant relativement grand qui la  traverse, donc la température de la thermi  stance 2, mais modifie sensiblement le courant  d'utilisation relativement petit et permet donc  un réglage de la tension de sortie.  



  La résistance 6 étant fixée, une variation  de la tension E ou du coefficient d'amplifi  cation provoquera une variation du courant  dans le transformateur T dans un sens tel que  la résistance de la thermistance 2 se modi  fiera de faon à s'opposer à cette variation et,  par conséquent, à maintenir constante la ten  sion de sortie.



  Device for automatic gain adjustment of an amplifier. When it is desired to maintain the output voltage of an electronic amplifier at a constant level, the method currently employed consists in rectifying this voltage and in using the difference in direct potential thus obtained for the polarization of a slope lamp. variable. In addition to a certain complication, this method has the drawback of making the value of the output voltage, thus kept constant, depend on the characteristics of a tube, and of implementing a characteristic of a grid with high curvature, which requires , in the case where the harmonics of the input voltage are. annoying, to make it very small.



  The present invention avoids this. disadvantage.



  Its object is a device for automatic gain adjustment of an amplifier, tending to maintain the amplified voltage collected at the output of this amplifier at a constant value, characterized by the fact that the voltage to be amplified is applied to the terminals input of the amplifier through a voltage divider comprising two thermosensitive resistors, one of these resistors being subjected, via a heating circuit, to the action of the voltage collected at the output of the amplifier and the two resistors being arranged so as to be influenced in the same way by variations in the ambient temperature.



       Preferably, use is made of thermosensitive resistors, called thermistors with a strong negative coefficient of resistance variation as a function of temperature, that is to say, the resistance of which decreases sharply when the temperature increases.



  Three embodiments of the device according to the invention are given, by way of example, in the description which follows, illustrated by the appended drawing in which: FIG. 1 represents a diagram comprising only two thermistors to obtain the desired effect.



  Fig. 2 shows a diagram comprising an additional fixed resistor.



  Fig. 3 represents the diagram of a device making it possible to vary the constant value of the output voltage of the amplifier.



       In the diagram of fig. 1, source F, supplies, via thermistors 1 and 2, amplifier 3, part of the output voltage of which is returned, via network 4, to the heating element of thermistor 2. The elements resistors of the two thermostances 1 and 2 form a potentiometer of which. the middle tap forms one of the input terminals of amplifier 3. Any variation in the output voltage of the amplifier corresponds to a compensating variation of resistor 2, the value of which varies in the opposite direction of its temperature.

   Note that the voltage variations of the source as well as those of the amplifier are compensated. Indeed, if we assume that the voltage supplied by the source decreases, the. the output voltage of the amplifier does the same; the fraction of this voltage returned to thermistor 2 likewise decreases, the temperature of this thermistor decreases, while its resistance increases, which causes a modification of the potentiometric ratio in the direction which increases the voltage at the terminals of l 'amplifier.



  In the case where the voltage supplied by the source does not vary, while the output voltage of the amplifier varies, the operation is the same. If the output voltage rises, the heating of thermistor 2 becomes more intense, the resistance of this thermistor decreases and a smaller fraction of the input voltage is supplied to the amplifier, the potentiometric ratio varying by opposite of the previous case.
EMI0002.0007
    and therefore -
EMI0002.0008
   is the said coefficient of variation.



  If we neglect the internal resistance of the source E compared to the sum of the resistances RI and R2, the voltage U at the input of the amplifier is given by the expression
EMI0002.0010
    in which E denotes the value of the voltage supplied by the source E.



  To reduce the variations in the output voltage as a function of the ambient temperature, which becomes an additional parameter, we can propose to equal the values that the ratio RI / R2 takes at limit temperatures T1 and T2 that we fix.



  Let t be the temperature rise of thermistor 2 caused by its heating element, for the normal operating point, The condition is: Thermistor 1 has been designed to allow compensation for the effect of a determined variation of the ambient temperature on the potentiometric ratio. The following calculation allows a better understanding of the action of this thermistor.



  Let Bl <I> = </I> a ,. # ëC and R2 <I> = </I> azelT the expressions giving the values of resistors 1 and 2 as a function of the absolute temperature T. In these expressions, <I> a ,, </I> a, .2 , <B> Y </B> and h are constant coefficients.



  The resistance variation coefficients as a function of temperature are respectively
EMI0002.0028
    Indeed, if <I> R (T) = a. </I> e6,, T is the temperature resistance <I> T, </I> at the. temperature <I> T + d T </I> we will have
EMI0002.0030
    she is satisfied for
EMI0002.0031
    The problem is therefore theoretically solved if one chooses a thermistor 1 having the necessary coefficient b 'according to this last formula.



  We note that then the value of the coefficient of variation of resistance of the thermistor 1, that is to say
EMI0002.0034
   is less than the value
EMI0002.0035
   the corresponding coefficient of thermistor 2.



  This is not always possible and it is also simple to take two thermistors of the same type (b '= b) and to have a constant resistance R'i in series (resistance 5 in fig. 2).

        To equalize the input voltages aLtx temperatures Tl and T2> Ti, you must do:
EMI0003.0003
    If King is the value of RI. read Tl R01 <I> = al </I> OIT, hence <I> al </I> e6 / T- <I> - </I> R01. e-6 (T - Ti); Ti <I>. </I> T- The condition becomes:

    
EMI0003.0013
    The value of the .resistance Ri 'to be placed in series is deduced therefrom in order to obtain perfect compensation at the temperature <I> T2 </I> which will generally be chosen to be equal to the mean operating temperature.



  It should be noted: 1 That the internal resistance said generator can be included in the resistance Ri ', whereas the compensation by thermistor of coefficient b' assumed an internal resistance of source negligible compared to the sum Ri + R2.



  2 That a thermistor 1 of any type allows to achieve the desired result, provided that its coefficient b is large enough for the coefficient of King in the last equation to be positive.



  In the adjustment device described, the constancy of the output voltage of the amplifier is naturally all the better as the variation in resistance of the thermistor as a function of the temperature is greater. However, the coefficient of variation of the resistance of the thermistor depends to a fairly large extent on the temperature to which the thermistor is brought, that is to say, in this case, on the current flowing through its heating circuit. , which must be predetermined to mine accordingly.



  The device whose diagram is given in FIG. 3 allows the value of the amplifier output voltage to be changed at will without moving the operating point of the thermistor,. chosen at construction. So whatever the. value chosen for the output voltage, the thermistor can operate at its optimum point.



  In this fig. 3, the current source E is. connected through the voltage divider made up of thermistors 1 and 2, the input terminals of amplifier 3 being connected to the terminals of thermistor 2. The last stage of the latter is formed by an electron tube of internal impedance much greater than its load impedances, for example a pentode. Transformator T has two lead windings 5 and 5 ', one of which, 5', supplies the operating circuit and the other, - 5, supplies the heating circuit of thermistor 2.

   The transformer T is established so that for the normal input voltage and the normal output current, the current I flowing through the heating circuit of the thermistor 2 brings the latter to a temperature where the variation of its resistance caused by a variation in the current. I is important.



  A variable resistor 6 is mounted in series in the heating circuit of thermistor 2.



  Under these conditions, and if it is further assumed that the load of transformer T consists mainly of the heating circuit of thermistor 2, for a voltage E of the source and an amplification coefficient of the amplifier given, a variation of the resistor 6 does not appreciably modify the relatively large current flowing through it, therefore the temperature of the thermistor 2, but appreciably modifies the relatively small operating current and therefore allows an adjustment of the output voltage.



  The resistor 6 being fixed, a variation of the voltage E or of the amplification coefficient will cause a variation of the current in the transformer T in a direction such that the resistance of the thermistor 2 will change so as to oppose this. variation and, consequently, to keep the output voltage constant.


    

Claims (1)

REVENDICATION: Dispositif de réglage automatique de gain d'un amplificateur, tendant à maintenir la tension amplifiée recueillie à la sortie de cet amplificateur à une valeur constante, carac térisé par le fait que la tension à amplifier est appliquée aux bornes d'entrée de l'ampli ficateur à travers un diviseur de tension com portant deux résistances thermosensibles, l'une de ces résistances étant soumise, par l'intermé diaire d'un circuit de chauffage, à l'action de la tension recueillie à la sortie de l'amplifica teur et les deux résistances étant disposées de manière à être influencées de même façon par les variations de la température ambiante. <B>SOUS-REVENDICATIONS.</B> 1. CLAIM: Device for automatic gain adjustment of an amplifier, tending to maintain the amplified voltage collected at the output of this amplifier at a constant value, charac terized by the fact that the voltage to be amplified is applied to the input terminals of the amplifier through a voltage divider comprising two heat-sensitive resistors, one of these resistors being subjected, through the intermediary of a heating circuit, to the action of the voltage collected at the output of the amplifier and the two resistors being arranged so as to be influenced in the same way by variations in the ambient temperature. <B> SUB-CLAIMS. </B> 1. Dispositif selon la revendication, carac térisé en ce que le coefficient de variation de résistance en fonction de la température des- dites résistances thermosensibles est négatif, la partie du diviseur de tension attaquant les bornes d'entrée de l'amplificateur étant celle qui comporte la résistance soumise à l'action de la tension recueillie à la sortie de l'ampli ficateur. 2. Device according to claim, characterized in that the coefficient of variation of resistance as a function of the temperature of said thermosensitive resistors is negative, the part of the voltage divider driving the input terminals of the amplifier being that which comprises the resistance subjected to the action of the voltage collected at the output of the amplifier. 2. Dispositif selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que la résistance thermosensible non soumise à l'action de la tension à la sortie de l'ampli ficateur a un coefficient de variation de résis tance en fonction de la température de valeur phis faible que le coefficient correspondant de la seconde résistance. 3. Device according to Claim and Sub-Claim 1, characterized in that the thermosensitive resistor not subjected to the action of the voltage at the output of the amplifier has a coefficient of variation of resistance as a function of the temperature of low phis value than the corresponding coefficient of the second resistor. 3. Dispositif selon la revendication et la som-revendication 1, caractérisé en ce que la partie du diviseur de tension comportant la résistance thermosensible non soumise à l'ac- tion de la tension à la sortie de l'amplifica teur comporte en outre une résistance approxi mativement indépendante de la température, , les coefficients de variation de résistance en fonction de la température des deux résis tances thermosensibles étant approximative ment égaux et la valeur de la résistance approximativement indépendante de la tempé rature étant choisie de manière que le rap port des valeurs des résistances formant le diviseur de tension prenne la même valeur à deux températures ambiantes différentes, Device according to claim and sum-claim 1, characterized in that the part of the voltage divider comprising the thermosensitive resistor not subjected to the action of the voltage at the output of the amplifier further comprises an approximate resistor. materially independent of temperature,, the coefficients of variation of resistance as a function of temperature of the two heat-sensitive resistors being approximately equal and the value of the resistance approximately independent of temperature being chosen so that the ratio of the values of the resistors forming the voltage divider take the same value at two different ambient temperatures, dont la plus élevée correspond environ à la tempé rature moyenne de fonctionnement. 4. Dispositif selon la revendication et les sous-revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que tout. ou partie de la résistance approximativement indépendante de la tempé rature qui forme une partie du diviseur de tension est constitué par la résistance interne de la source fournissant la tension à ampli fier. 5. the highest of which corresponds approximately to the average operating temperature. 4. Device according to claim and sub-claims 1 and 3, characterized in that everything. or part of the resistance approximately independent of the temperature which forms a part of the voltage divider is constituted by the internal resistance of the source providing the voltage to be amplified. 5. Dispositif selon la revendication, per- , mettant le réglage de la valeur constante de la tension à la sortie de l'amplificateur sans modification notable du courant parcourant le circuit de chauffage de la résistance thermo- sensible, caractérisé par le fait que l'étage de , sortie de l'amplificateur est doué d'une forte résistance interne et qu'une résistance de ré glage est insérée en série avec le circuit de chauffage de la résistance thermosensible, le dimensionnement des éléments du dispositif ., étant tel que la majeure partie de la puis sance fournie par l'étage de sortie de l'ampli ficateur soit appliquée au circuit de chauf fage de cette résistance thermosensible. Device according to claim, allowing the adjustment of the constant value of the voltage at the output of the amplifier without noticeable modification of the current flowing through the heating circuit of the thermosensitive resistor, characterized in that the stage of, the output of the amplifier is endowed with a strong internal resistance and that an adjustment resistor is inserted in series with the heating circuit of the thermosensitive resistor, the dimensioning of the elements of the device., being such that the major part of the power supplied by the output stage of the amplifier is applied to the heating circuit of this thermosensitive resistor.
CH279475D 1947-12-22 1949-05-25 Device for automatic gain adjustment of an amplifier. CH279475A (en)

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