BE348196A

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Description

BELL TELEPHONE MANUFACTURING Co.

PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS A CRISTAUX POUR LE CONTROLE DES OSCILLATEURS A GRANDE PUISSANCE.

Cette invention se rapporte aux arrangements permettant le contrôle du fonctionnement des circuits électriques, et plus spécialement au contrôle de la fréquence des oscillateurs au moyen de cristaux piézo-électriques. Son but est vd'accroître la quantité d'énergie qui peut être convenablement contrôlée par un élément piézo-électrique. Quand un tel élément est utilisé pour la vérifi- cation d'un circuit, cette vérification dépend de la température, puisque des variations dans celle-ci amènent des changements dans la fréquence propre de vibration du cristal.

On a donc cherché à réduire les variations préjudiciables provenant des changements de température, comme par exemple les va- riations observées dans la fréquence a'un oscillateur du type des tubes à décharge électronique, et résultant des variations de témpé rature s'exerçant sur le dispositif de contrôle à cristal piézo-é- lectrique. Suivant une des formes de réalisation de l'invention, un oscillateur du type des tubes à décharge électronique est con- trôlé au moyen d'un dispositif à cristal, dans lequel le dit cris-

tal comprend une série de paires de plaques métalliques ordinaires, opposées et connectées électriquement de manière à produire le même effet qu'un certain nombre de cristaux connectés en série et à tra- vers lesquels le voltage total est appliqué.

Ce voltage total est alors divisé de telle sorte que le voltage à travers la partie du cristal séparant deux plaques opposées n'est qu'une fraction du dit voltage total. Il en résulte que le voltage plaque du tube oscil- lateur, et par conséquent l'énergie fournie par le dit oscillateur, peut s'accroître fortement sans aucun danger pour le cristal.

Il n'est pas nécessaire que les sections du cristal entre les paires respectives de plaques soient absolument identiques afin que toutes les sections fonctionnent comme un cristal à une certai- ne fréquence. Un certain nombre de cristaux connectés en série, et ayant tous de préférence la même fréquence propre de vibration, peu vent être substitués au cristal unique à sections connectées en sé- rie.

En utilisant plusieurs cristaux piézo-électriques pour con- trôler un circuit tel que le circuit d'un oscillateur et en décou- pant une partie des cristaux de manière qu'ils aient des coefficien@@ de température de fréquences opposés en signe aux cristaux restants, les variations dues aux changements dans la température du disposi- tif de contrôle, telles que par exemple les variations de fréquen- ces dans le cas d'un oscillateur, peuvent être réduites. L'expres- sion "coefficient de température de fréquence" telle qu'elle est appliquée aux cristaux, se rapporte aux changements dans la fréquen ce propre de vibration du cristal avec le changement observé dans la température de ce cristal. Le rapport est positif ou négatif suivant que la fréquence s'accroît ou décroît avec l'accroissement de la température.

L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur le dessin ci-joint. Sur celui-ci, la figure 1 est une vue schématique d'un oscillateur comprenant des cristaux de contrôle séparés mais connectés en série, et la fig.2 montre le schéma d'un arrangement dans lequel un seul cristal de contrôle est utilisé

mais est divisé en sections connectées en série, ce cristal étant représenté en perspective.

L'oscillateur de la fig.l comprend un tube à décharge é- lectronique 0 à trois électrodes, dont le circuit d'arrivée renfer- me quatre cristaux piézo-électriques 1 connectés en série. Le cir- cuit de pla,que du tube comprend un circuit accordé 2, bien qu'il ne soit pas nécessaire que ce circuit de plaque soit accordé. Une seu- le bobine convenable peut remplacer le condensateur et la, bobine comprise dans le circuit accordé 2. De préférence les cristaux ont la même fréquence fondamentale ou des fréquences très procnes. Tou- tefois il n'est pas nécessaire que les cristaux soient de la même fréquence, fondamentalement. Par exemple, la fréquence fondamentale de l'un d'eux peut être un sous-multiple, comme par exemple 1/3 ou 1/5, de la fréquence de vibration propre des autres.

La fréquence d'opération n'est pas la fréquence résonante mais est proche d'elle, et la réactance combinée de tous les cristaux est une inductance telle que L1.

Afin de fournir un potentiel initial de grille on a con- necté à travers la grille et le filament une source de potentiel négatif 4, un condensateur et une résistance dérivée 5, et une bobi- ne à réactance 6. Quelques uns de ces éléments, ou des combinaisons de ces éléments, peuvent être utilisés pour établir le potentiel ini tial voulu de grille. Quand la bobine à réactance n'est pas utili- sée, le condensateur dérivé à travers la résistance n'est pas non plus utilisé .

Le circuit de plaque 2, couplé par la bobine 3 au circuit de charge Z d'un type quelconque, fonctionne à une fréquence telle qu'elle offre une réactance inductive que l'on désigne par exemple par L2. Les inductances L1 et L2, avec la capacité grille-plaque, constitue un circuit accordé. De cette façon l'oscillateur est du type Hartley bien connu. Quand le tube fournit son énergie maximum, il se produit un certain voltage alternatif Ep entre la plaque elle filament. Ce voltage a lieu quand le tube fournit cette quantité

d'énergie, indépendamment des amplitudes de L et de L2. Pour des valeurs données de L2 et de la capacité grille-plaque, l'inductance
L1 du circuit grille est aussi déterminée.

Pour certaines condi- tions d'énergie maximum, on obtient ordinairement une valeur déter- minée de Eg ou du voltage alternatif grille-filament. Si au lieu des cristaux 1 connectés en série, un seul cristal était utilisé, oe voltage Eg à travers le cristal amenerait des troubles quand il at- teint une certaine valeur ordinairement dans le voisinage de quel- ques centaines de volts. En connectant quatre cristaux en série, on réduit le voltage à travers chaque cristal. Si ces cristaux sort identiques, un quart du voltage Eg s'exerce à travers chacun d'eux, et la valeur à laquelle il est possible d'amener le voltage plaque du tube oscillateur, avant qu'un voltage dangereux ne soit atteint à travers chaque cristal, est approximativement quatre fois aussi grand que si un seul cristal était utilisé.

Par conséquent beau- coup plus d'énergie peut être obtenue de l'socillateur envisagé.

Afin de réduire les variations préjudiciables dans la fré quence de l'oscillateur contrôlé, variations dues aux changements de température, une partie des cristaux peuvent avoir des coeffi- cients de température de fréquence opposés en signe à ceux des cris taux restants. Par exemple, deux des cristaux de la fig.l peuvent être des cristaux de quartz coupés perpendiculairement à une face naturelle du cristal entier, tandis que les deux autres cristaux peuvent être coupés parallèlement à une lace naturelle, puisque des cristaux coupés perpendiculairement à une face naturelle ont ordi- nairement des coefficients opposés en signe à deux des cristaux cou pés parallèlement à cette face, bien qu'il n'en soit pas toujours ainsi.

Sur la fig.l, les deux cristaux marqués A sont supposés avoir des coefficients de température positifs, et les deux cristaux mar- qués B ont des coefficients de température négatifs. Des cristaux coupés semblablement ont parfois des coefficients de température opposés, mais la combinaison des cristaux, devant être utilisés, dé pend seulement du signe du coefficient de température et des ampli-

tudes de chacun d'eux. La somme algébrique de tous les coefficients doit s'approcher de zéro.

La difficulté d'obtenir quatre cristaux identiques est évi tée par l'arrangement de la fig.2 où on constitue en réalité l'ac- couplement mécanique des quatre cristaux entre-eux. Dans cet arran gement on utilise un seul cristal 1' dont la surface est quatre fois celle de chacun des cristaux de la fig.l. Chacun des quatre quar- tiers, ou sections, de ce grand cristal est compris entre une pa,ire de plaques métalliques opposées 8 individuelles à chaque section.

La plaque inférieure d'une paire est connectée à la plaque supérieu re d'une autre paire, ainsi qu'il est indiqué par les conducteurs 10. De cette manière les quatre parties du cristal sont en série.

Les sections en série sont connectées dans le circuit grille de la même manière que les cristaux de la fig.l. Même si les quatre sec- tions du cristal de la. fig.2 ne sont pas absolument identiques,tous les quatre quartiers fonctionnent comme un cristal à une fréquence.

Il est évident qu'un cristal de forme carrée, tel que ce- lui montré fig.2, n'est pas nécessaire et que ce cristal peut pré- senter d'autres formes comme par exemple être de t'orme oblongue ou circulaire. L'arrangement des plaques sur le cristal peut aussi ê- tre autre que celui montré. Par exemple elles peuvent commencer a- veo des plaques rectangula.ires à une extrémité et varier vers l'au- tre extrémité de manière à réduire la capacité entre les plaques ex- trèmes. Le nombre de plaques dépend des conditions de votage. cet- te combinaison de sections peut être pla.cée dans une position quel- conque convenable afin de contrôler le fonctionnement d'un circuit comme par exemple dans l'une des positions utilisées pour les cris- taux qui servent ordinairement dans les divers circuits oscillateurs en usage.

REVENDICATIONS.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1 - Dispositif comprenant une série de cristaux associés pour fonctionner en coopération, une partie des dits cristaux subie- <Desc/Clms Page number 6> sant des changements d'un certain signe à la suite de variations de température, tandis que les cristaux restants subissent des change- ments de caractère semblable mais de signe opposé par rapport aux premiers changements mentionnés, à la. suite des mêmes variations de température.

2 - Dispositif comprenant une série de plaques de cristal piézo-électrique associées pour fonctionner en coopération,chacune d'un certain certain nombre des dites plaques ayant son épaisseur dans une direction donnée par rapport à un axe naturel du cristal dans la plaque, tandis que chacune des autres plaques ont leurs épais seurs dans une autre direction par rapport à un axe naturel du cris- tal correspondant de la plaque.

3 - Circuit électrique comprenant une série de cristaux piézo-électriques, dont certains ont des coefficients de température de fréquence d'un certain signe, tandis que les cristaux restants ont des coefficients de température de fréquence de signe opposé.

4 - circuit, suivant la revendication 3, dans lequel les dits cristaux ont pratiquement la même fréquence naturelle de vibra- tion.

5 - Oscillateur comprenant un appareil à décharge électro nique, un moyen pour que l'appareil produise des oscillations entre- tenues de fréquence donnée, et un dispositif à cristaux piézo-élec- triques compris dans le dit moyen, ce dispositif renfermant des cristaux ayant des coefficients de température de fréquence opposés en signe.

6 - Oscillateur comprenant un appareil à décharge électro nique renfermant une cathode et des éléments contrôlant le, décharge, un moyen pour que le dit appareil fournisse des oscillations entre- tenues de fréquence aonnée, et un dispositif à cristaux piézo-élec- triques compris dans le dit moyen, ce dispositif renfermant des cristaux connectés en série entre la dite cathode et les éléments contrôlant la décharge, certains des dite cristaux ayant des coef- ficients de température de fréquence d'un certain signe, tandis que <Desc/Clms Page number 7> certains autres des dits cristaux ont des coefficients de tempéra- ture de fréquence de signe opposé.

7- Oscillateur comprenant un dispositif à cristaux piézo- électriques pour stabiliser la fréquence de l'oscillateur, et un moyen compris dans le dit dispositif pour accroître l'impédance d'o pération du dit dispositif tout en empêchant pratiquement toute di- minution du maximum d'énergie que l'oscillate@r est capable de four nir.

8 - Circuit oscillateur comprenant un appareil à décharge électronique renfermant une anode, une cathode et des éléments con- trôlant la décharge, un dispositif à cristal étant connecté à la di te cathode et aux dits éléments de contrôle pour stabiliser le fonc tionnement du circuit, tous les éléments du cristal du dit disposi- tif étant rigidement connectés pour vibrer d'une manière élastique comme un ensemble, et un moyen, compris dans le dit dispositif, em- pêchant tout dommage au dit dispositif par suite de l'application par le dit circuit de voltages qui, dans l'absence de moyens préven tifs, seraient suffisants pour endommager le dit dispositif à cris- tal.

R E S U M E.

Appareil électrique dont la fréquence est contrôlée au mo- yen d'un dispositif piézo-électrique. Ce dispositif peut comprendra différents cristaux ayant différents coefficients de température de fréquence, et disposés de manière qu'ils compensent les changements apportés dans la fréquence par suite des modifications de tempéra- ture du cristal. Les cristaux piézo-électriques peuvent être dis- posés en série afin de réduire la chute de voltage à travers chacun d'eux,' ou bien une série de paires de plaques métalliques opposées peuvent être connectées électriquement à un seul cristal afin de pro duire le même effet qu'un certain nombre de cristaux connectés en sé rie. Les fréquences des différentes sections du cristal n'ent pas besoin d'être absolument identiques.