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La présente invention est relative aux générateurs d'on des électriques.
Selon la présente invention, il est prévu un généra- teur d'ondes électriques qui comprend un premier condensateur sus- ceptible d'être chargé en fonction de l'amplitude d'une onde de signal d'entrée, un second condensateur, un conducteur de sortie permettant de fournir une onde de signal de sortie dont l'amplitude est déterminée par une charge sur le second condensateur, des moyens de commutation susceptibles de fonctionner périodiquement pour interchanger les charges entre les deux condensateurs,l'ampli tude de l'onde de signal de sortie pouvant de ce fait changer brusquement grâce au fonctionnement des moyens de commutation, et
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demeurant pratiquement constante entre les opérations de commuta- tions successives.
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description sui- vante d'exemples de réalisations, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels: 'La Fig.l est une courbe montrant la relation entre la charge et le, temps de charge d'un condensateur.
La Fig.2 montre un circuit Remettant de charger un condensateur et de transmettre une charge entre deux condensateurs.
La Fig.3 montre un circuit développé à partir du cir- cuit de la Fig.2.
Le Fig. 4 montre des courbes illustrant l'échange des charges entre deux condensateurs.
La Fig.5 montre des courbes relatives à un signal de sortie susceptible d'être obtenu au moyen de l'utilisation du cir- cuit de la Fig.3
La Fig.6 montre un générateur d'ondes mettant en oeuvre le circuit de la Fig.3.
Le tableau ci-dessous montre une équation relative au fonctionnement d'un générateur d'onde utilisant le circuit de la Fig.3.
Si un dispositif d'emmagasinage électrique capacitif, par exemple un condensateur, est connecté à une source de force électromotrice constante présentant une impédance de source constan-' te, la charge dans le dispositif d'emmagasinage augmente en fonction de l'augmentation de la durée de la connexion. Ainsi si le disposi- tif d'emmagasinage se charge à un potentiel V dans un temps tl,tou- te connexion d'une durée plus courte que tl, par exemple t2, résulte dans une augmentation de potentiel v qui est inférieure à V. Si on désire charger le dispositif d'emmagasinage à un potentiel V durant un temps inférieur à tl, ceci ne peut être réalisé en connectant -le dispositif d'emmagasinage directement à la source de potentiel.
Cependant, on peut y parvenir en connectant un dispositif d'emmaga- sinage intermédiaire à la 'source de potentiel et en prévoyant des
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TABLEAU.
EMI3.1
où j,w,E ont la signification habituelle en technique # = rapport de l'ordonnée de l'onde enveloppe 27 à l'ordonnée correspondante de l'onde du signal d'entrés 13 C = capacité du condensateur 7 R1= valeur de la résistance 2- H = impédance de transfert du circuit reliant la source 8 au condensateur 4. t1= période de répétition des impulsions de commutation.
EMI3.2
n = étant tout nombre entier et A = étant la tension induite à travers le condensateur 4 par un courant en forme d'une impulsion unitaire appliqué eu condensateur 4 eu circuit comprenant le filtre et la sour. ce 8.
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moyenr de commutation propres à transmettre une charge d'un dispos!' tif d'emmagasinage à l'autre. Dans un but de simplification, on supposera que les deux dispositifs d'emmagasinage ont la même capaci té. Si les moyens de commutations sont conçus pour transmettre une charge entre le dispositif d'emmagasinage sans aucune perte dans un -temps inférieur à t1, le dispositif d'emmagasinage auquel la charge est transmise subit alors une augmentation de potentiel V dans un temps inférieur à t1,
La transmission d'une charge sans perte entre les deux dispositifs d'emmagasinage peut être réalisée en prévoyent une inductance dans la connexion entre les dispositifs d'emmagasina- ge et en actionnant les moyens de commutation durant un temps égal à la moitié de la période de résonnance du circuit accordé formé lorsque l'inductance est connectée aux deux dispositifs d'emmagasiné ge capacitifs.
La Fig.2 montre un circuit dans lequel une charge peul être transmise entre deux dispositifs d'emmagasinage capactifs, sui- vant la méthode qui vient d'être décrite. Une batterie 1 peut être connectée à travers une résistance 2 au moyen d'un commutateur 3 à un condensateur 4. Le condensateur 4 est connecté à travers un in- ducteur 5 au moyen d'un second commutateur 6 à un second condensa- teur 7. Dans un but de simplification, on supposera encore que les deux condensateurs 4 et 7 ont la même capacité. Le commutateur 3 est fermé durant un temps t1, le commutateur 6 étant ouvert, et le condensateur est chargé, ainsi qu'il a déjà été expliqué, à un potentiel V.
Le commutateur 3 est alors ouvert et le commutateur 6 est fermé durant un temps t2 égal à une moitié de la période de ré- sonnence du circuit acoordé formé par des deux condensateurs 4,7, et l'inducteur 5. Durant ce temps t2, le condensateur 4 est déchar' gé et le condensateur 7 est chargé à un potentiel V. En choidssant une valeur appropriée pour l'inducteur 5, le temps t2 peut être rendu inférieur à t1. De ce fait, il se produit au condensateur 7 un accroissement de potentiel V dans le temps t2 qui est sensible- ment en exès de l'accroissement de potentiel v que l'on aurait
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obtenu si le condensateur 7 avait été connecté directement à la.bat- terie 1 pour un temps t2.
Si, lorsque le comm.utateur 6 est fermé, les deux conden- sateurs -4, 7 sont chargés, la différence entre les charges est transmise entre les condensateurs suivant la manière exposée; cela signifie que les deux condensateurs 4,7 interchngent leurs charges durant le temps t2. L'échenge des charges entre les condensateurs 4 7 est indépendant de la méthode adoptée pour charger le condensateur 4. Le condensateur 4 est chargé plus efficacement si un filtre pas- sebas est prévu entre la batterie 1 et le condensateur 4. La conce tion d'un tel filtre est décrite dans le brevet belge N 558.179.
Dans les générateurs pour la production de signaux ayant des formes d'ondes à pas, il est de pratique courante d'échan tillonner un signal ayant une forme d'onde uniforme et d'emmagasiner l'énergie de l'échantillon dans un dispositif d'emmagasinage capaci- tif. Le potentiel produit par un échantillon emmagasiné est utilisé pour déterminer l'amplitude de l'onde à pas, l'amplitude variant ,lorsque chaque échantillon successif est appliqué au dispositif d'en magasinage. L'arrangement montré à la Fig.2 peut être utilisé avec une source de courant alternatif pour produire un signal de sortie présentant une forme d'onde à pas, le potentiel à travers le conden, sateur 7 étant utilisé pour déterminer l'amplitude du signal de sortie à degrés.
De la description détaillée ci-après de la Fig.3, il apparaîtra clairement que la totalité de l'énergie de l'onde , d'entrée de signal uniforme est transmise au condensateur 7 de façon distincte d'un échantillon seulement, et que cette énergie est emma gasinée dans le condensateur 7 durant l'intervalle de temps court t2, résultant dans une transition abrupte de l'amplitude du signal de sortie produit entre un pas de la forme d'onde et le suivant.
A la Fig.3, les éléments composants qui remplissent les mêmes fonctions qu'à la fig. 2 portent les mêmes références numériques que sur ladite Fig.2. Une source de signal de courant alternatif 8 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 2 et d'un filtre passe-bas constitué par les inducteurs 9,10 .et les
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condensateurs 11, 12 à un condensateur 4. On observera que le commu tatuer 3 a été omis : si t2 est faible par rapport à t1, on ne ren- contre en pratique aucune difficulté par suite de l'omission du com- mutateur'3. Lors de la fermeture du commutateur 6 pour un temps t2 les charges sur les condensateurs 4,7 sont interchangées ainsi qu'il e déjà été exposé.
Pour produire un signal de sortie ayant une forme d'ond à pas, le commutateur 6 est fermé de façon répétée durant un temps t à des intervalles t1. Du fait que le signal d'entrée de la soure 8 présente une amplitude variable, la charge sur le condensateur 4 à la fin d'une période t1 est déterminée par la modification de l'am. plitude du signal d'entrée qui se produit durant la période t1. A la fin de la période tl, et durant la courte période t2 durant laque.' le le commutateur 6 est fermé, les condensateurs 4,7 interchangent leurs charges.
De ce fait, des charges successives sur le condensa, teur 7 représentent de façon précise des modifications successives de l'amplitude du signal d'entrée en provenance de la source 8.Ces modifications se produisent durant la courte période t2 et leur amplitude est déterminée par l'énergie de l'onde de signal d'entrée et non pas simplement par un échantillon de celle-ci. Cela signifie que le potentiel à travers le condensateur 7 varie brusquement à che que fonctionnement du commutateur 6 et que ces modifications sont mieux définies que si l'on utilisait seulement.un échantillon de l'énergie du signal d'entrée ou que si le condensateur 7 était con- necté directement à la source 8 durant une période t2.
En d'autres . mots, l'amplitude d'un signal de sortie contrôlé par le potentiel à travers le condensateur 7 varie brusquement à chaque fonctionne- ment du commutateur 6 et demeure constante entre les opérations de commutation successives, depuis la source 8. La transition entre les pas successifs de l'onde de signal de sortie est définie de fa- çon précise.
Le processus d'échange des charges des deux condensa-
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teurs 4 et 7 est illustré à la Fig,4, ou l'on suppose qu'il n'y avait initialement pas de charge sur l'un ou l'autre des condensa- teurs. On suppose que la forme d'onde fournie par la source 8 est représentée par la courbe unie'13. Le condensateur 4 commence à se charger après un faible retard de temps dû au filtre passe-bas, et la charge sur le condensateur 4 augmente a.insi que le montre la ligne en pointillé 25.
A la fin d'une période t1 et durant la cour, te période t2, les condensateurs 4,7 échangent leurs charges.Durant le période suivante t1, la charge sur le condensateur 7 demeure con, stante ainsi que le montre la ligne continue 14, et la charge sur le condensateur 4 augmente de nouveau. Durant les périodes suivan- tes t2, les condensateurs 4,7 'échangent de nouveau leurs charges et ainsi de suite. Lorsque l'onde 13 commence à baisser la charge sur. le condensateur 4 décroît progressivement, la charge excédentaire étant absorbée dans le courant de retour à la source 8, Durant chaque période t2 au cours de laquelle les condensateurs 4,7 échan- gent leurs charges, une impulsion sinusoïdale de courant circule en tre les condensateurs.
L'amplitude et le sens de ce courant sont déterminés par la différence entre les charges sur les deux conden- sateurs 4,7. Ce courant peut être représenté par la courbe inter- rompue 24.
Ainsi qu'il a déjà été exposé, la transition entre les pas successifs de l'onde de signal de sortie 14 est définie de façon beaucoup plus précise avec le circuit de la Fig.3 que si le condensateur 7 était connecté directement à le source 8, ou qu'un échantillon seulement de l'énergie de Inonde de signal 13 était transmis au condensateur 7. Le filtre passe-basintroduit un retard de temps mais n'absorbe aucune énergie.
L'onde de signal de sortie 14 de la Fig.4 peut être représentée per l'onde carrée 26 de la Fig.5. On supposera qu'une courbe unie 27 peut être tracée en suivant la configuration de l'on- de carrée 26. Dans des conditions parfaites la courbe enveloppe
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unie 27 ne peut être distinguée de l'onde de signal d'entrée 13. La relation entre une ordonnée de la courbe enveloppe 27 et l'ordonnée correspondante de l'onde de signal d'entrée 13 est donnée par la formule du tableau.
Si un filtre approprié est utilisé, le rapport désordonnées se rapproche de très près de l'unité pour des fréquen- ces de signal alant jusqu'à une moitié de la fréquence de fonction- nement du commutateur 6, c'est-à-dire jusqu'aux fréquences de 1/(2t1
Un générateur qui produit des ondes à pas et qui fonc- tionne selon les principes exposés ci-dessus est montre à la Fig.6.
Les éléments composants qui remplissent les mêmes fonctions qu'aux figures précédentes portent les mêmes références numériques. La source de signal de courant alternatif 8 est constituée par un oscil. lateur 15 connecté à la grille d'une pentode 16, dont l'anode est connectée à travers une résistance 2 à une batterie 17. Un conduc- teur 18 partant de l'anode de la pentode 16 aboutit au filtre passe- bas qui, comme précédemment, comprend les inducteurs 9,10 et le con- densateur 12. Le premier condensateur 11 du filtre est constituée par la capacité anode-cathode de la pentode 16. La capacité de borne du filtre est constituée par le condensateur 4 qui tient lieu également,suivant la manière déjà décrite d'emmagasinage capacitif.
Le condensateur 4-est connecté à un inducteur 5 qui est connecté au commutateur 6 par un condensateur de couplage 19. Le commutateur 6 se présente sour la forme d'un pont redresseur qui est polarisé de façon répétée à une condition de conductivité par un train d'impulsions de commutation appliqué par l'intermédiaire des conducteurs 20 et du transformateur 21. Le condensateur de couplage 19 empêche un flux de courant continu à travers la résistance 2 et les inducteurs 9,10,5 lorsque le commutateur 6 est conducteur.
La sortie du commutateur 6 est connectée à la grille d'une autre pentode 22 à l'anode de laquelle le conducteur de sortie 23 est connecté. La capacité grille-cathode de la pentode 22 rem- plit les fonctions du condensateur 7. La charge emmagasinée dans ce condensateur détermine le potentiel de la grille, et de ce fait,
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égiement de l'anode, de le pentode 22, contrôlant ainsi l'amplitu- de du signal de sortie appliqué par le conducteur de sortie 33.