FR2462057A1 - Transistor amplifier for telephone line - has two feedback loops with resistors which jointly determine final output impedance for matching - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un amplificateur présentant une impédance de sortie déterminée, comportant deux bornes d'entrée pour recevoir la tension à amplifier, une première, une deuxième borne de sortie pour fournir à un circuit de charge une tension amplifiée et un amplificateur opérationnel. The invention relates to an amplifier having a determined output impedance, comprising two input terminals for receiving the voltage to be amplified, a first, a second output terminal for supplying an amplified voltage to a load circuit and an operational amplifier.
Un tel amplificateur trouve ces applications importantes. Such an amplifier finds these important applications.
Par exemple sa sortie peut-être connectée aux premières extrémités d'une ligne téléphonique qui présente une certaine impédance caractéristique et dont les deuxièmes extrémités sont connectées sur un circuit de charge présentant cette même impédance caractéristique. Si on veut que ce système ainsi décrit fonctionne bien, il faut que l'impédance de sortie de l'amplificateur soit égale à cette impédance caractéristique. Il y a ainsi adaptation d'impédance.For example, its output may be connected to the first ends of a telephone line which has a certain characteristic impedance and the second ends of which are connected to a load circuit having this same characteristic impedance. If this system thus described is to function well, the amplifier output impedance must be equal to this characteristic impedance. There is thus impedance matching.
Une solution évidente pour réaliser un amplificateur à impédance de sortie déterminée consiste à utiliser un amplificateur qui peut-être formé à partir d'un amplificateur opérationnel muni d'une contre-réaction en tension pour limiter son gain. En pratique un tel amplificateur a une impédance de sortie nulle de sorte que pour obtenir l'adaptation on branche ensuite à la sortie de l'amplificateur une résistance dont la valeur est égale à l'impédance d'adaptation. An obvious solution for producing an amplifier with a determined output impedance consists in using an amplifier which can be formed from an operational amplifier provided with a voltage feedback to limit its gain. In practice, such an amplifier has a zero output impedance so that to obtain the adaptation, a resistor whose value is equal to the adaptation impedance is then connected to the output of the amplifier.
Or une telle solution n'est pas satisfaisante en ce qui concerne le rendement de l'amplificateur. En effet, la résistance rajoutée consomme pour les signaux amplifiés autant d'énergie que le circuit de charge. However, such a solution is not satisfactory with regard to the efficiency of the amplifier. Indeed, the added resistance consumes as much energy for the amplified signals as the load circuit.
L'invention propose un amplificateur du genre mentionné dans le préambule ayant un rendement amélioré. The invention provides an amplifier of the kind mentioned in the preamble with improved efficiency.
Pour cela un amplificateur présentant une impédance de sortie déterminé est remarquable en ce qu'il comporte un transistor dont l'électrode de commande est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel, dont l'électrode de sortie est reliée à la première borne de sortie et dont l'électrode d'entrée est reliée à la deuxième borne de sortie par l'intermédiaire d'une impédance d'électrode d'entrée, un premier réseau de rétroaction pour appliquer à une entrée de l'amplificateur opérationnel une tension représentative de ladite tension présente aux bornes de sortie et un deuxième réseau de rétroaction pour appliquer à l'autre entrée de l'amplificateur opérationnel une tension représentative du courant traversant ledit transistor tandis que les bornes d'entrée sont insérées dans l'un desdits réseaux. For this, an amplifier having a determined output impedance is remarkable in that it includes a transistor whose control electrode is connected to the output of the operational amplifier, whose output electrode is connected to the first terminal of output and the input electrode of which is connected to the second output terminal via an input electrode impedance, a first feedback network for applying a representative voltage to an input of the operational amplifier of said voltage present at the output terminals and a second feedback network for applying to the other input of the operational amplifier a voltage representative of the current passing through said transistor while the input terminals are inserted in one of said networks.
La description suivante, faite en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut-être réalisée. The following description, given with reference to the appended drawings, all given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be implemented.
Les dessins représentent
à la figure 1, un schéma de principe d'un premier amplificateur conforme à l'invention,
à la figure 2, un schéma de principe d'un deuxième amplificateur conforme à l'invention,
à la figure 3, un premier schéma de réalisation pratique d'un amplificateur -conforme à l'invention,
à la figure 4, un deuxième schéma de réalisation pratique d'un amplificateur conforme à l'invention,
à la figure 5, un schéma de principe d'un troisième amplificateur conforme à l'invention dans lequel le transistor est compris dans l'amplificateur opérationnel,
à la figure 6, un schéma de réalisation pratique correspondant au schéma de principe de la figure 5.The drawings represent
in FIG. 1, a block diagram of a first amplifier according to the invention,
in FIG. 2, a block diagram of a second amplifier according to the invention,
in FIG. 3, a first practical embodiment of an amplifier -in accordance with the invention,
in FIG. 4, a second practical diagram of an amplifier in accordance with the invention,
in FIG. 5, a block diagram of a third amplifier according to the invention in which the transistor is included in the operational amplifier,
in FIG. 6, a practical embodiment diagram corresponding to the principle diagram of FIG. 5.
Les schémas représentés aux figures 1 et 2 sont relatifs aux signaux variables et ne montrent pas les circuits de polarisation. The diagrams shown in Figures 1 and 2 relate to the variable signals and do not show the bias circuits.
L'amplificateur est destiné à amplifier les signaux V
e d'une source de tension 1 appliqués à ses bornes d'entrée El et
E2 ; la tension amplifiée V apparaît à ses bornes de sortie SI
-s et S2 auxquelles est connecté un circuit de charge 2 représenté, ici, par une résistance de valeur R'. L'amplificateur doit donc présenter une résistance de sortie égale aussi à R'.
The amplifier is intended to amplify the V signals
e of a voltage source 1 applied to its input terminals El and
E2; the amplified voltage V appears at its output terminals SI
-s and S2 to which a load circuit 2 is connected, represented here by a resistor of value R '. The amplifier must therefore have an output resistance also equal to R '.
L'amplificateur de l'invention est constitué à partir d'un amplificateur opérationnel 5. Conformément à l'invention, il comporte un transistor 10 à jonction dont la base est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 5, dont l'émetteur est relié à la borne S2 par l'intermédiaire d'une résistance d'émetteur 12 de valeur RE et dont le collecteur est relié à la borne de sortie S1, un premier réseau de rétroaction formé des résistances 15 et 16 de valeur RB et RA respectivement pour appliquer à l'entrée (+) de l'amplificateur opérationnel 5 une tension re présentative de la tension V et un deuxième réseau de rétroaction
s formé par une connexion reliant l'émetteur de transistor 10 à l'entrée (-) de l'amplificateur opérationnel 5 pour fournir une tension représentative du courant traversant ledit transistor tandis que les bornes d'entrée El et E2 sont insérées dans le premier réseau de rétroaction entre une extrémité de la résistance 16 et la borne de sortie S2, l'autre extrémité de la résistance 16 est reliée d'une part à l'entrée (+) de l'amplificateur opérationnel 5 et d'autre part à une extrémité de la résistance 15 dont l'autre extrémité est reliée à la borne S1
On montre que le gain G1 de l'amplificateur représenté à la figure 1 s'écrit, en admettant que le gain en courant du transistor 10 est élevé
et de là on montre que la résistance de sortie RO de l'amplificateur est égale à
The amplifier of the invention is formed from an operational amplifier 5. According to the invention, it comprises a junction transistor 10 whose base is connected to the output of the operational amplifier 5, including the emitter is connected to terminal S2 by means of an emitter resistor 12 of value RE and the collector of which is connected to output terminal S1, a first feedback network formed of resistors 15 and 16 of value RB and RA respectively to apply to the input (+) of the operational amplifier 5 a voltage representative of the voltage V and a second feedback network
s formed by a connection connecting the transistor emitter 10 to the input (-) of the operational amplifier 5 to supply a voltage representative of the current flowing through said transistor while the input terminals El and E2 are inserted in the first feedback network between one end of the resistor 16 and the output terminal S2, the other end of the resistor 16 is connected on the one hand to the input (+) of the operational amplifier 5 and on the other hand to one end of the resistor 15, the other end of which is connected to the terminal S1
We show that the gain G1 of the amplifier shown in Figure 1 is written, assuming that the current gain of transistor 10 is high
and from there we show that the output resistance RO of the amplifier is equal to
En choisissant les valeurs RA, RB et RE on peut obtenir l'adaptation, c'est-à-dire ::
RO = R' le gain devient alors
(3) GIA = - 1 R'
2 IVRE - I)
Si on examine le montage de la figure 1, l'énergie correspondant à la tension V se dissipe uniquement dans les résistances de va
s leur RA et RB et dans la résistance d'émetteur de valeur RE, on considère le transistor 10 comme un générateur de courant parfait. By choosing the values RA, RB and RE we can obtain the adaptation, that is to say:
RO = R 'the gain then becomes
(3) GIA = - 1 R '
2 IVRE - I)
If we examine the assembly of figure 1, the energy corresponding to the voltage V dissipates only in the resistances of va
s their RA and RB and in the value transmitter resistance RE, the transistor 10 is considered as a perfect current generator.
Pour avoir le meilleur rendement, il faut prendre des valeurs RA et RB élevées et des valeurs RE faibles.For the best performance, it is necessary to take high RA and RB values and low RE values.
Le montage de la figure 2 differe de celui de la figure 1 par le fait que les bornes El et E2 sont insérées dans la connexion reliant l'entrée (-) à l'émetteur du transistor 10, la borne El étant reliée à l'entrée (-) la borne E2 à l'émetteur. La valeur du gain G2 de ce montage est
alors que la résistance de sortie RO est toujours donnée par la formule 2.The assembly of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 by the fact that the terminals El and E2 are inserted in the connection connecting the input (-) to the emitter of the transistor 10, the terminal El being connected to the input (-) terminal E2 at the transmitter. The value of the G2 gain of this assembly is
while the output resistance RO is always given by formula 2.
Le gain à l'adaptation G2A est
R'
(5) G2A = -
2RE
On donne ci-dessous à titre d'exemple illustratif les valeurs numériques des différentes résistances des montages montrés aux figures 1 et 2.The gain for G2A adaptation is
R '
(5) G2A = -
2nd
As an illustrative example, the numerical values of the different resistances of the assemblies shown in FIGS. 1 and 2 are given below.
Pratiquement pour une valeur R' = 600 ohms et un gain GlA et G2A de l'ordre de 30 on a pour les deux montages, RE = 10 ohms,
RA = 10 kilo-ohms et RB ~ 590 kilo-ohms on voit bien alors que l'énergie dissipée dans RA et RB est négligeable par rapport à l'énergie fournie à la charge de valeur R'. L'énergie perdue dans la résistance 12 est faible puisque RE R'. Practically for a value R '= 600 ohms and a gain GlA and G2A of the order of 30 we have for the two assemblies, RE = 10 ohms,
RA = 10 kilo-ohms and RB ~ 590 kilo-ohms we can clearly see that the energy dissipated in RA and RB is negligible compared to the energy supplied to the load of value R '. The energy lost in resistor 12 is low since RE R '.
A la figure 3 qui représente un amplificateur conforme à l'invention réalisée en pratique, les éléments communs avec ceux des figures précédentes portent les mêmes références, les bornes El et E2 sont insérées de la même manière qu'à la figure 1. In FIG. 3 which represents an amplifier according to the invention carried out in practice, the elements common with those of the preceding figures bear the same references, the terminals El and E2 are inserted in the same manner as in FIG. 1.
L'amplificateur de la figure 3 comporte un transformateur 20 dont le primaire interconnecte le collecteur du transistor 10 de type "npn" avec le pôle (+) d'une source de tension d'alimentation 25 le pôle (-) de cette source est en contact électrique avec la borne E2. Les bornes de sortie SI et S2 sont reliées aux extrémités du secondaire du transformateur. Pour être alimenté, l'amplificateur 5 est muni de deux accès pour tensions d'alimentation 28 et 29 qui sont connectés respectivement au pôle (+) et au pôle (-) de la source 25.The amplifier of FIG. 3 comprises a transformer 20, the primary of which interconnects the collector of transistor 10 of the "npn" type with the pole (+) of a supply voltage source 25 the pole (-) of this source is in electrical contact with terminal E2. The output terminals SI and S2 are connected to the ends of the secondary of the transformer. To be powered, the amplifier 5 is provided with two accesses for supply voltages 28 and 29 which are connected respectively to the pole (+) and to the pole (-) of the source 25.
A la figure 4 où les éléments communs avec ceux des figures précédentes portent les mêmes références. On montre un amplificateur conforme à l'invention de même structure que celui montré à la figure i , utilisé dans une installation téléphonique. In Figure 4 where the elements common with those of the previous figures have the same references. An amplifier according to the invention is shown with the same structure as that shown in FIG. I, used in a telephone installation.
La source de tension 1 est constituée, ici, par un microphone du type électrodynamique se trouvant dans un combiné d'appareil téléphonique non montré sur la figure ; l'amplificateur est alors téléalimenté depuis le central téléphonique 50 par l'intermédiaire d'une ligne téléphonique 55 transmettant à la fois la tension d'alimentation et les signaux de conversation. La source de tension d'alimentation 25 est placée dans le central, elle est reliée à la ligne téléphonique par l'intermédiaire d'inductances 60 et 61 ; deux condensateurs 62 et 63 empêchent que les courants fournis par la source 25 soient transmis vers le réseau de commutation 65. Ce réseau présente pour les signaux de conversation une impédance typique de 600 ohms, la ligne téléphonique ayant pour respecter les conditions d'adaptation une impédance caractéristique égale aussi à 600 ohms.La ligne téléphonique 55 se connecte aux bornes S1 et S2. L'accès 28 est relié d'une part à une armature d'un condensateur 71, l'autre extrémité de l'inductance 70 est reliée à la borne S1 et l'autre armature à la borne SA. The voltage source 1 is constituted, here, by a microphone of the electrodynamic type located in a telephone handset not shown in the figure; the amplifier is then remotely supplied from the telephone exchange 50 via a telephone line 55 transmitting both the supply voltage and the speech signals. The supply voltage source 25 is placed in the central, it is connected to the telephone line by means of inductors 60 and 61; two capacitors 62 and 63 prevent the currents supplied by the source 25 from being transmitted to the switching network 65. This network has for speech signals a typical impedance of 600 ohms, the telephone line having to comply with the adaptation conditions a characteristic impedance also equal to 600 ohms. Telephone line 55 connects to terminals S1 and S2. The access 28 is connected on the one hand to an armature of a capacitor 71, the other end of the inductor 70 is connected to the terminal S1 and the other armature to the terminal SA.
Au lieu de rajouter un transistor 10, on peut profiter des transistors finals des amplificateurs opérationnels. La figure 5 montre une structure d'amplificateur opérationnel qui illustre un montage possible de ces transistors finals. Un de ces transistors doit être considéré comme le transistor 10 et pour cela il porte la même référence. Ce transistor 10 et un transistor 80 forment un montage symétrique (push-pull) à transistors complémentaires. Le collecteur du transistor 10 est relié à l'accès pour alimentation 28 et celui du transistor à l'accès 29 ; une résistance 82 de sécurité coopérant avec le reste de l'amplificateur portant la référence 85 protège contre d'éventuels courtscircuits ces transistors finals. Cette résistance 82 interconnecte les émetteurs des transistors 10 et 80.La résistance 12 a une de ses extrémités connectée à la sortie de l'amplificateur 5, c'est-à-dire à 11 émetteur du transistor 80, et son autre extrémité à la borne S2. On doit bien remarquer que la borne S1 est connectée au collecteur du transistor 10, c'est-à-dire à l'accès pour alimentation 28 ; cette structure d'amplificateur opérationnel se trouve dans certains amplificateurs opérationnels par exemple l'amplificateur LM 558. Instead of adding a transistor 10, one can take advantage of the final transistors of the operational amplifiers. FIG. 5 shows an operational amplifier structure which illustrates a possible assembly of these final transistors. One of these transistors must be considered as transistor 10 and for this it has the same reference. This transistor 10 and a transistor 80 form a symmetrical arrangement (push-pull) with complementary transistors. The collector of transistor 10 is connected to the power supply access 28 and that of the transistor to access 29; a safety resistor 82 cooperating with the rest of the amplifier bearing the reference 85 protects these final transistors against possible short circuits. This resistor 82 interconnects the emitters of transistors 10 and 80. Resistor 12 has one of its ends connected to the output of amplifier 5, i.e. to 11 emitters of transistor 80, and its other end to the terminal S2. It should be noted that terminal S1 is connected to the collector of transistor 10, that is to say to the access for power supply 28; this operational amplifier structure is found in certain operational amplifiers, for example the LM 558 amplifier.
La figure 6 montre un amplificateur conforme à l'invention, répondant au schéma de la figure 5 et utilisé de la même manière que l'amplificateur montré à la figure 4. On remarque alors sur ce montage, outre le fait qu'il n'est pas nécessaire de rajouter le transistor 10, celui-ci faisant partie de l'amplificateur opérationnel 5, qu'il n'est pas nécessaire non plus de prévoir la cellule de découplage formée par l'inductance 70 et le condensateur 71, à condition toutefois que le montage 85 consomme peu de courant vis-à-vis du courant parcourant la résistance 12 ; cette condition est respectée dans l'amplificateur opérationnel précité ; ainsi l'accès 28 constitue la borne de sortie SI et l'accès 29 est relié à la borne S2. FIG. 6 shows an amplifier according to the invention, corresponding to the diagram of FIG. 5 and used in the same way as the amplifier shown in FIG. 4. We then notice on this assembly, in addition to the fact that it does not it is not necessary to add the transistor 10, this being part of the operational amplifier 5, it is not necessary either to provide the decoupling cell formed by the inductor 70 and the capacitor 71, provided however, that the circuit 85 consumes little current with respect to the current flowing through the resistor 12; this condition is met in the aforementioned operational amplifier; thus the access 28 constitutes the output terminal SI and the access 29 is connected to the terminal S2.
Il est bien évident que les amplificateurs opérationnels comportant un seul transistor final monté en suiveur de tension peuvent convenir pour les montages montrés aux figures 5 et 6. It is obvious that the operational amplifiers comprising a single final transistor mounted as a voltage follower may be suitable for the assemblies shown in FIGS. 5 and 6.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7918939A FR2462057A1 (en) | 1979-07-23 | 1979-07-23 | Transistor amplifier for telephone line - has two feedback loops with resistors which jointly determine final output impedance for matching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR7918939A FR2462057A1 (en) | 1979-07-23 | 1979-07-23 | Transistor amplifier for telephone line - has two feedback loops with resistors which jointly determine final output impedance for matching |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2462057A1 true FR2462057A1 (en) | 1981-02-06 |
Family
ID=9228166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR7918939A Withdrawn FR2462057A1 (en) | 1979-07-23 | 1979-07-23 | Transistor amplifier for telephone line - has two feedback loops with resistors which jointly determine final output impedance for matching |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2462057A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2618922A1 (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-03 | Thomson Csf | Method of matching a power generator to a load |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2558981A1 (en) * | 1974-12-30 | 1976-07-08 | Western Electric Co | BROADBAND AMPLIFIER CIRCUIT |
USRE29844E (en) * | 1967-02-17 | 1978-11-21 | Avantek, Inc. | Unit transistor amplifier with matched input and output impedances |
-
1979
- 1979-07-23 FR FR7918939A patent/FR2462057A1/en not_active Withdrawn
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