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PERFECTIONNEMENTS AUX GENERATEURS D'OSCILLATIONS STABILISES.
L'invention se rapporte à des perfectionnements aux générateurs d'oscillations à tubes électroniques, et plus spé- cialement à ceux qui sont pourvus d'un stabilisateur de fréquen- ce à cristal.
L'un des buts principaux dé l'invention est de réali- ser un générateur d'oscillations stabilisé par cristal et dans lequel l'effet stabilisateur du cristal soit bien le même dans les deux cas d'un écart positif ou négatif de l'oscillateur par rapport à une fréquence étalon.
Un autre but important de l'invention est de réaliser -un générateur d'oscillations stalilisé par un cristal de quartz
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et dans lequel soit incorporé un double réseau de comparaison pour comparer la fréquence de résonxance du cristal avec la fré- quence des oscillations produises par l'oscillateur, l'un des réseaux de comparaison étant destiné à servir pour les écarts positifs et l'autre pour les écarts négatifs du générateur par rapport à la fréquence standard.
L'invention a encore pour but de disposer dans le cir- cuit déterminant la fréquence d'un oscillateurà tube électro- nique une paire de tubes à commande par grille qui puissent exercer un effet sélectif sur ce circuit par l'action des écarts entre la fréquence des oscillations engendrées et la fréquence de résonance du cristal et suivant le sens de cas écarts.
Une des caractéristiques de l'invention consiste dans un oscillateur à tube électronique dont le circuit oscillant alimente un réseau stabilisateur de fréquence à trois branches : une branche comprenant surtout des réactances inductives, une autre branche surtout des réactances capacitaires et'la troisiè- me branche surtout des réactances du cristal lesdites branches étant reliées à un'système de tubes électroniques qui produisent deux courants d'électrons, indépendants et sélectifs, pour con- troler les oscillations engendrées d'après la relation de pha- se qui existe entre la tension dans la branche du cristal et la tension dans les deux autres branches.
Une autre caractéristique de l'invention consiste dans un oscillateur à tube électronique dont le circuit oscil- lant est shunté en partie par une impédance variable qui permet de régler la fréquence produite' la valeur de ladite impédance
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indépendantes, qui sont chacune à leur tour,seleetîves étant, déter::1Ínée par deux voies de décha,re d'électronstd'aorès l'écart de grandeur et de phase qui peut exister entre la fréquence engendrée et la fréquence de résonance du cristal.
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. Une troisême caractéristique de l'invention consiste dans un oscillateur avec son cristal stabilisateur de fréquen- ce, comprenant, en outre, deux tubes électroniques à grilles multiples dont les circuits de grille sont excités en phase avec une tension dérivée du circuit oscillant de l'oscillateur et en phase avec l'excitation du cristal; chacun des dits tu- bes ayant une autre grille de réglage d'impédance, les phases relatives de l'excitation de ces dernières grilles étant dé - terminées par l'écart existant entre la fréquence engendrée et la fréquence de résonance du cristal.
L'invention est encore caractérisée par un réseau stabilisateur à cristal pour oscillateur à tube électronique comprenant un ensemble équilibré à trois branches : une branche comportant surtout de la réactance capacitaire, la seconde branche comportant surtout de la réactance inductive et la troisième branche contenant la réactance du cristal, chacune desdites branches étant pourvue aussi d'une résistance d'équi- librage grâce à laquelle les tensions qui se développent dans les réactances de capacité et d'inductance sont pratiquement égales quand la fréquence engendrée est la même que la fréquen- ce de résonance du cristal;
-lesdites tensions déterminant res- pectivement l'impédance de deux tubes électroniques à commande de grille, qui, à leur tour, déterminent sélectivement l'accord automatique du circuit oscillant du générateur.
L'invention envisage-également un oscillateur à tube électronique ayant un circuit oscillant dont l'élément de réglage est constitué par un,tube électronique à impédance va- riable, avec, un double dispositif redresseur connecté à la grille de commande de ce tube pour en déterminer la conducti- bilité, la conductibilité des sections dudit redresseur étant c contrôlée sélectivement par un réseau à trois branches, ayant
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une branche capacitaire, unebranche inductive et une branche contenant le cristal..
L'invention consiste donc en l'interconnexion selon des méthodes nouvelles de divers éléments qui coopèrent pour réaliser un stabilisateur de fréquences à rendement et à sécu- rité élevés...
D'autres caractéristiques ou avantages qui n'ont pas été spécialement, énoncés apparaîtront d'eux-mêmes au cours de la description suivante, , Bien que l'invention soit décrite sous une certaine forme spécifique de tubes et d'appareils, ceci est fait à titre purement explicatif duprincipe de l'invention et ne doit pas être considéré comme limitatif.
Dans les dessins accompagnant la présente description:
La figure I est un diagramme schématique des circuits d'une réalisation préférée de l'invention -
La figure 2 une variante de réalisation -
La figure 3 et la figure 4 sont respectivement une courbe explicative et un diagramme ectoriel se rapportant à la réalisation de la figure 2.
En se rapportant à la figure I, on voit que les tu- bes à vide I. 2, 3. 4, sont alimentés en courant de chauffage par la batterie 5, en courant de plaque et d'écran par la bat- terie 6. On voit une résistance 7 et une capacité 8 dans le cir- cuit de cathode du tube oscillateur I, dont le circuit d écran contient une résistance 9 et une capacité 10. Le courant de pla- que arrive par la bobine de choc II. Le circuit oscillant de l'oscillateur contient une inductance 12 et une capacité 13 qui sont reliées à la grille, à la.-cathode ( par le condensateur 8) et à l'anode ( par le condensateur de blocage 14) du tube
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oscillateur I, cornme il est visible sur la figure I.
Une partie du circuit oscillant de l'oscillateur est shuntée ( en fait ) par l'inductance 15 et le tube à vide 2, la réactance apportée par ce shunt au circuit oscillant étant déterminée.par les tensions de grille et d'écran du tube 2.
Ces tensions, sont, à leur toujr, fixées par les cou- rants qui traversent respectivement les tubes à vide 3 .et 4.
Le potentiel à radio-fréquence qui se manifeste au point du circuit oscillant connecté à l'anode est appliqué par les résistances 16. 17'.. et 18. respectivement à une 'induc- tance 19, à un cristal'de quartz 20 et à une capacité 21. Les grilles des tubes 3 et 4 sont excitées par la chute de poten- tiel dans le cristal de quartz 20. Cette chute de potentiel est faible et elle est en phase avec le potentiel sur le circuit oscillant si la fréquence de l'oscillateur est égale à la fré- quence de résonance du cristal de quartz. La résistance 17 est choisie de telle sorte qu'elle soit élevée en comparaison de la résistance offerte par le quartz en résonance.
Le potentiel dans le cristal de quartz est décalé en avance sur celui du circuit oscillant pour les fréquences au dessus de la fréquence de ré- sonance du quartz et en retard pour les fréquences au dessous de la résonance.
Les valeurs de la résistance 16 et de la self-induc- tance 19 sont telles que le potentiel dans la self-inductance 19 est pratiquement en avance de phase par rapport à celui du circuit oscillant de l'oscillateur. Le condensateur 22 sert à empêcher le courant d'écran de traverser la self-inductance 19 et, ainsi, à maintenir l'équilibrage vis à vis du tube 4.
Les valeurs de la résistance, 18 et de la capacité
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21 sont telles que le potentiel au condensateur 21 est substan- tiellement en retard de phase par rapport à celui du circuit oscillant de l'oscillateur.
Les valeurs de 16. 18. 19. 21 sont, de plus, telles que le potentiel au condensateur 21 soit pratiquement le même qu'à l'inductance 19.
Enfin, les résistances 23 et 24 sont égales, ainsi que les résistances 25 et 26, et les capacités 27 et 28, afin de maintenir l'équilibre dans les circuits comprenantles tu- bes à vide 3,et 4. Les capacités 29 et 30 préviennent les changements rapides de tension de plaque qui pourraient se manifester aux tubes 3 et 4.
Si la fréquence de l'oscillateur est plus élevée que la fréquence de résonance du cristal 20,.la tension de grille du tube 3 sera en avance sur celle du circuit oscillant et en phase avec la tension d'écran. Comme ces potentiels sont tous deux voisins du point de coupure de la caractéristique du tube à vide ( point auquel le courant de plaque s'annule), il n'y aura que la partie positive du cycle à radio-fréquence qui permette au courant de plaque de s'établir. Une augmentation du du courant de plaque dans le tube à vide 3 se traduit par une plus ôrande chute de tension dans la résistance 23 et, en consé séquence, par une chute de la tension d'écran de tube 2. Ceci diminue le couplage de l'inductance 15 avec le circuit oscil- lant et, par suite, abaisse la fréquence des oscillations.
Si la fréquence de l'oscillateur est audessous de la fréquence de résonance du quartz 20, la tension de grille du tube 4 sera en retard sur celle du circuit oscillant et en phase avec la tension d'écran. Le tube 4 laissera alors passer un courant qui augmentera la tension appliquée à la
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grille du tube 2 et le changement d'impédance du tube 2 sera dans le sens qui accroît le couplage de l'inductance 15 avec le circuit oscillant et, par conséquent, augmentera la fré- quence des oscillations.
On voit donc que la fréquence des oscillations se- ra automatiquement corrigée jusqu'à ce qu'elle coincide avec la fréquence de résonnance du cristal de quartz.
En examinant maintenant la figure 2, on y voit une réalisation simplifiée de l'invention dans laquelle les tubes à vide 31, 32, 33 sont alimentés en courant de chauffage par la batterie 34. Le courant de plaque est fourni aux tubes 31 et 32 par la batterie 35 et par l'intermédiaire d'une bobmne de choc à radio-fréquence 36. Un circuit oscillant formé par l' inductance 37 et le condensateur 28 est relié à la cathode (par une prise sur la bobine 37) la grille, ainsi qu'à l'anode (par le côndensateur de blocage 39) du tube 31.
L'énergie du circuit oscillant est appliquée respec- tivement par les résistances 40.41 et 42 à une capacité 43, au cristal de quartz 44 et à une inductance 45 ; la branche 44 ( branche du quartz ) retourne directement à la terre,-les deux autres branches vont à la' terre à travers un condensateur 46 dont la capacité est telle que la chute de tension dans ce condensateur soit négligeable dans les conditions où il sera utilisé.
La chute de tension dans le condensateur 43 est ap- pliquée à l'une des plaques du tube redresseur double 33. La chute de tension dans l'inductance 45 est appliquée à la catho- de de lrautre redresseur élémentaire du tube 33. La chute de tension dans le cristal est appliquée à la cathode et à l'anode qui restent.
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En se reportant à la figure 3, on constate que la chute de tension dans le condensateur 43 est représentée par la courbe A, celle dans l'inductance 45 par la courbe B et celle dans le cristal par la courbe C.
Sur la figure 4, on a représente les phases relati- ves et les amplitudes approximatives de ces chutes de tension.
La tension engendrée .dans le circuit oscillant est supposée verticale et beaucoup plus grande qu'aucun des vecteurs repré- sentés sur la figure 4. La chute de tension dans le condensa- teur 43 est représentée par Il a. " et celle dans l'inductance 45 par le vecteur " b ". Ces deux tensions sont à. une fréquence voisine de la fréquence recherchée, mais, cornue on l'a vu par la discusion précédente, leur influence sur la stabilité du sys- tème n'est pa's très grande.
Le vecteur " c " représente la chute de tension dans le cristal quand la fréquence qui lui est appliquée est voisine de la fréquence de résonance du cristal. Le vecteur " d Il repré- sente la même chute de tension pour une fréquence supérieure à 1:'; fréquence de résonance du cristal et le vecteur " e " la même chute de tension pour une fréquence inférieure à la fréquen- ce de résonance.
La fréqence de résonance du circuit oscillant est choisie légèrement au dessous de la fréquence désirée (fréquence de résonance du cristal). L'inductance 47 est choisie 'celle que, quand elle est shuntée sur une partie du circuit oscillant, la fréquence propre de celui-ci devient supérieure à la fréquence désirée. De plus, le couplage entre l'inductance 47 et le cir- cuit oscillant ( par l'intermédiaire du tube doit être suffisant pour ramener la fréquence propre du circuit oscillant ci 1..-. valaur désirée, lorsque le tube 32 est à un point de sa ca- ractéristique au milieu de la partie utile de celle-ci.
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Si la fréquence d'ôscillation est supérieure à la fréquence de résonance du cristal, la différence angulaire entre les vecteurs " b " et " d " sera beaucoup plus petite que celle entre les vecteurs " a " et " d Par suite, il y aura davantage de courant redressé dans le redresseur repré- senté à droite qu'il n'y en aura dans celui de gauche et la
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tension c'.a.n,o la ct\..;:.:-!ci t3 46 deviendra plus n.é3:-' i:..LV0 ;,0¯i.:' rapport au sol. Ceci diminue la tension de grille du tube 32 et dimi- nue, par suite, le couplage entre l'inductance 47 et le cir - cuit oscillant, ce qui diminue finalement la fréquence des oscillations.
Si la fréquence des oscillations est inférieure à la fréquence de résonance du cristal 44, la différence angu- laire entre les vecteurs " a " et " e sera petite par rapport à celle qui existe entre " b " et " e Par suite, il 'M aura plus de courant redressé par le redresseur de gauche que par celui de droite et la capacité 46 sera chargée positivement.
Cela augmentera la tension de grille du tube 32 et, par suite, aussi, le couplage entre l'inductance 47 et le cire cuit oscillant et finalement augmentera la fréquence des oscil- lations.
La bobine de choc,à radio-fréquence 48 sert à permet- tre le passage du courant redressé. Ceci est nécessaire pour conserver la symétrie et l'équilibre des circuits associés aux. deux redresseurs.
On voit, par ce qui précède, que la fréquence des oscillations se règle automatiquement pour coïncider avec la fréquence de réson@ance du cristal de quartz.
La réalisation des circuits qui ont été décrits peut être faite de telle sorte que l'oscillateur soit modulé en
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fréquence par n'importe laquelle des méthodes bien connues la fréquence moyenne étant automatiquement réglée pour coïncider avec la fréquence de réson@ance du quartz grâce au jeu des re- dresseurs et à l'intégration des courants redressés sur le con- densateur 46.
Il sera évident, pour l'homme de l'art, que les tubes à vide 31 et 32 qui sont représentés comme deux triodes dis- tinctes, peuvent être deux triodes à enveloppe commune, ou bien des pentodes, ou bien des combinaisons d'une triode et d'une pen- tode, soit dans des enveloppes communes, soit dans 'des envelop- pes distinctes. De plus, le système décrit peut être réalisé avec les diodes de redressement dans des enveloppes séparées.