Amplificateur à seuil

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Submitted on 1 Jan 1954

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Amplificateur à seuil

A. Pagès, R. Wahl

To cite this version:

94 A.

AMPLIFICATEUR

A SEUIL Par A.

PAGÈS

et R. WAHL,

Service des Constructions électriques, Centre d’Études nucléaires, Saclay (Seine-et-Oise).

Sommaire. 2014 On décrit _un amplificateur à seuil destiné à être intercalé entre _un amplificateur

linéaire et un sélecteur _{d’amplitude d’impulsions.} Le seuil réglable de 5 à 250 V est défini à mieux que 0,02 V. Le gain est réglable de 2 à 10 et la linéarité varie entre et _{3 pour} cent suivant les condi-tions d’utilisation. Un circuit de blocage permet l’ouverture ou la fermeture de _{l’amplificateur,} dans le cas de mesures en coïncidences.

Introduction. - Les fluctuations

et dérives des seuils d’un sélecteur

_{d’amplitude}

limitent leur

emploi

vers les faibles

_largeurs

de bande.

Par

_ailleurs,

_{l’égalité}

des bandes d’un sélecteur

à

_plusieurs

canaux est difficile à rendre

indépen-dante de la forme des

_signaux

_pour des

impulsions

de durée courte.

Un

_{amplificateur}

à

seuil,

muni de circuits de mise en forme

_appropriés,

_permet

d’améliorer les

performances

des

sélecteurs,

tout en

_simplifiant

leur construction.

Principe.

- Considérons _un

groupe

d’impulsions

dont on veut

_analyser

le

_spectre

_{d’amplitude}

entre

, les valeurs

A,

et

A 2

(fig. i).

Fig. I.

Seule la

_partie

de

_{chaque impulsion dépassant}

le niveau

~11

est transmise à un

_{amplificateur}

de

gain

G,

puis

à un sélecteur dont les bandes ont une

largeur ,

V.

La

_largeur

de bande vue de l’entrée est donc

équivalente

à une valeur

y-

et les instabilités des

largeurs

de bandes sont réduites dans un

_rapport

_G;

le

_problème

se ramène à celui de la stabilité d’un seuil

_{unique qui}

est celui de

_{l’amplificateur}

à seuil.

La fonction du circuit de mise en forme est de délivrer à

_partir

d’une

impulsion

un

_signal

dont le front de montée est

_identique

au front de montée

initial, mais

_qui

conserve sa valeur maximum

.

pendant

un

temps

choisi,

puis

redescend

rapidement

au

_point

de repos.

Le circuit de mise en forme a été

_placé

_après

l’amplificateur

à

seuil;

le

_signal

est

_envoyé

enfin

dans un

_{amplificateur}

de sortie

_{(fig. 2).}

Fig. 2.

Dans ces conditions le sélecteur sera alimenté

uniquement

par des

signaux

normalisés

_ayant

un

sommet horizontal et une descente

_rapide,

et la

largeur

des bandes _{de sélecteur pourra être} aug-mentée.

Principaux

éléments successifs de

_l’amplii

ficateur à seuil. Détails des circuits. - I.

Ampli-ficateur

d’entrée-discriminateur. - Il est

composé

des tubes

Tl,

T2,

T3,

Dl

et

_D2.

Son rôle est de ne

Fig. 3.

laisser passer que la

partie

de

l’impulsion

dépas-sant un seuil

réglable (fig. 3).

Les tubes

_T,

et

_T2

constituent un

_{amplificateur}

à cathodes

_couplées.

Le

_gain

maximum est obtenu

quand

la

_grille

de

_T2

est fixe. Le

_gain

est ramené

à des valeurs

_plus

faibles en

_appliquant

sur cette

grille,

en

contre-réaction,

une

_partie

de la tension

apparaissant

sur la

_plaque

de

_T,.

95 A

L’extrémité du

_pont

de contre-réaction est

reliée,

soit à une tension continue de référence

_égale

à 85

V,

soit à la

_plaque

de

_T2,

suivant _{que l’une} ou

l’autre des diodes à cristal

_D,

et

_D2

est conductrice.

Au _repos, la diode

D,

est

_bloquée,

la diode

D2

est

conductrice;

la

_plaque

de

T2

est

_négative

de 20 V

environ par

rapport

à l’anode du tube de réfé-rence

_T3

(+

85

_V).

Dès _{que la}

_plaque

de

_T2

entraîne le circuit de

contre-réaction,

la tension de la

grille

de

_T2

croît

et un

_signal

est transmis à la

_grille

de

_{T 4.}

Le seuil est _{défini par la différence de}

_potentiel

entre la tension au _{repos de la}

_grille

de

_T,

et le niveau

_auquel

cette dernière doit être

_portée

_pour provoquer l’entraînement par la

plaque

de

_T2

du circuit de contre-réaction.

Deux valeurs de

_gain

sont _{obtenues par variation}

du taux de contre-réaction. II. Circuit de mise en

_{f orme.}

-

La

tension délivrée à la sortie de

_{l’amplificateur}

à seuil est transmise par le tube

T4

à la

plaque

de la diode

_D3

_{qui charge}

la

_capacité

C.

Au repos, la

_grille

de

_{T 6}

est maintenue à une tension intermédiaire entre celle de la

_plaque

de

D3

et celle de la cathode de

_D4.

Cette dernière valeur

est

_ajustée

_{par le}

_{potentiomètre}

de 2 kQ

_(circuits

de

_{T’10 - T Il)}

de

_façon

_que

_D3

et

_D4

fonctionnent à leur limite de

_blocage.

Un

_{signal rectangulaire positif produit}

_{par le} monovibrateur

_T,-T,,

est

_appliqué

à la cathode de

D4

à travers

_T11.

Toute

_{impulsion supérieure}

à 3 V environ

_appliquée

au monovibrateur à travers

_{l’amplificateur T13-T14}

fait basculer ce monovibrateur. Le

_potentiel

de la

cathode de

_D4

croît

_rapidement,

ce

_qui

libère la

capacité

C

_qui

_peut

être

_chargée

_par

_D3

à la valeur

maximum de

_{l’amplitude}

de

_{l’impulsion}

transrilise

par le tube

T4.

La

_charge

de la

_capacité

C ne

_peut

s’écouler

_qu’à

travers la résistance d’isolement des circuits de sorte _que la cathode de

D3

demeure très

sensiblement au

_potentiel

où elle a été amenée.

Cependant,

dès le retour à environ I V de

l’im-pulsion

à

_analyser,

le monovibrateur rebascule et par l’intermédiaire du tube

T11, décharge

la capa-cité C

_{(fig. 4).}

,

Une

_{surcompensation}

du circuit

_{plaque-grille}

du

monovibrateur

T9-T1o

impose

une durée minimum

au

_{signal rectangulaire produit}

_{par le monovibrateur}

(5

environ).

Les

_{capacités plaque-cathode}

des diodes

_D3

et

D4

provoqueraient l’apparition

à la

_grille

de

T 6

de

tensions

_parasites.

°

Pour éviter ces

effets,

les

_{signaux respectivement}

appliqués

à la cathode de

D4

et à la

_plaque

de

_D3

sont _{inversés par les tubes}

_T5

et

_{T12 puis}

transmis

à la

_grille

de

_{T 6}

à travers des

_capacités

de

neutro-dynage Cnl

et

_Cn,.

L’application

sur la

_grille

de

_{T 6}

de deux

_charges

égales

mais de

_{signes opposés}

élimine les

_signaux

parasites.

III.

_{Amplificateur}

de sortie. -

L’impulsion après

la mise en forme est

appliquée

à un

_{amplificateur}

à cathodes

_{couplées (tubes T6}

et

_T7).

Le

_gain

est

_réglé

par une contre-réaction

plaque-grille

du tube

_T7

_(gains

2 et 5

_environ).

Le

_signal

obtenu à la sortie de cet

_{amplificateur}

est transmis à un sélecteur à travers le tube

trans-formateur

d’impédance

T8.

IV.

_Blocage.

- Ce circuit

est

_ajouté

_pour per-mettre

_d’analyser

_uniquement

les

_signaux

en coïn-cidence ou en anticoïncidence avec ceux

_qui

arrivent sur une deuxième entrée. La

_plaque

du tube

_T15

est

_couplée

à la

_plaque

du tube

T,.

Si

_T15

débite la

_plaque

de

_T2

ne

_peut

monter

Fig. 4.

au delà du

_point

définissant le seuil de

l’amplifi-cateur

_Tl-1’2.

Suivant la tension

_grille

de

_T15

le circuit est soit

fermé,

soit ouvert au _repos. Dans le

_premier

cas

un

signal

négatif bloque

la

_lampe.

Dans le second

cas un

_{signal positif}

_permet

_l’analyse

de

l’impul-sion.

Le tube

T16

sert

_uniquement

à faire monter la cathode de

_T2

_quand

sa

_plaque

est effondrée. Ce tube évite une

_trop

_{grande dissipation-écran}

de

_{T 2-}

-V. Performances. -

a. Le seuil de

_{l’amplificateur}

est

_réglable

de 5 à 25o V _{par bonds de} o,25 V. b. Le

_gain

est

_réglé

_par les

amplificateurs

d’entrée

et de sortie à des valeurs

_{approximatives}

de 2,

4,

6

et II i mesurées sur

_{chaque appareil.}

c. La stabilité du seuil a été étudiée avec une alimentation ± 25o V stabilisée

_précédée

d’un

trans-formateur à fer saturé. Pour une tension de secteur

variable de 10o à i 5o V les

_chauffages

des tubes

sont ainsi stabilisés à ± i _pour 100, les alimen-tations à o, 02 V

_près.

Dans ce _cas, la stabilité des seuils de

l’appareil

est _{meilleure que 1} o,o2 V

96 A

Fig. 5.

Fig. 6. ,

des tubes de

_{l’amplificateur}

à seuil et les dérives des alimentations et des tubes.

d.

_{L’amplificateur}

à seuil et les circuits de mise

en forme admettent des

_impulsions

dont la

cons-tante de

_temps

de montée minimum est

_égale

à 10-6 s.

e. Les

_signaux

de sortie ont une

_amplitude

maximum de 10o à I 2o V suivant le

gain.

L’amplitude

admissible de la tension d’entrée se déduit de cette valeur suivant le

_gain,

ornais aucune

perturbation

n’est

_apportée

si le

_signal

d’entrée

dépasse

le seuil de I oo V.

f .

La linéarité a été mesurée en

_supposant

des bandes de sortie fixes. La

_figure

6 _{donne pour deux}

valeurs de

_gain

la variation de la

_largeur

de bande d V~

nécessaire pour obtenir une bande

donnée 3V,ç

en sortie en fonction de la tension de sortie.

La

_région

linéaire s’étend environ sur _go V de

la tension de sortie.

La variation de la

_largeur

de bande vue de l’entrée

est

_comprise

entre =~ _{I et} -- 3 _pour I oo.

Manuscrit reçu le septembre 1953.

BIBLIOGRAPHIE.

COOKE YARBOROUGH E. H. - Proc. Inst. Électr. Eng.,

1950,

97, 108.

VALLADAS G. - J.