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.
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et par conséquent -
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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
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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
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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
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elle est satisfaite pour
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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
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est inférieure à la valeur
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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:
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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:
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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.
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and therefore -
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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
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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
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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
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she is satisfied for
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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
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is less than the value
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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:
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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:
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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.