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Comautftteur 610ctrônïque bîotablt,
La présente invention concerne un commutateur électronique bistable, comportant deux transistor* complémen- taires, dont les électrodes de bas sont reliées chacune à l'électrode de collecteur de l'autre transistor.
Un tel mon- tage de transistor complémentaires est équivalent à un tran- sistor à quatre couches, c'est-à-dire un transistor p-n-p-n ou un transistor p-n-m-m, comme cela est démontré dans l'ar- ticle de Ebers, dans le numéro de Novembre 1952, de la Revue "Proceedings of the IRE", page 1361 à 1364. En ce qui concerne le transistor p-nrp-m on renvoie au numéro de jan- vier 1958 de la même revue "Proceedinge of the IRE", pages 13 à 18. @
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Un commutateur électronique de ce genre comporte deux positions stables. Dans une de ces positions, aucun courant ne traverse pratiquement les deux transistors ou le transistor à quatre couches, c'est-à-dire que le commutateur se trouve en position ouverte.
Dans l'autre position par contre les deux transistors ou le transistor à quatre couches sont conducteurs, c'est-à-dire que le commutateur se trouve en position fermée. Les commutateurs électroniques de ce genre présentent généralement une élec- trode de commande reliée à une base, par l'intermédiaire de laquelle la fermeture du commutateur, c'est-à-dire son pas- sage de la position ouverte à la position fermée, est effec- tuée par l'application d'une tension de commandé convenable- ment choisie.
La réouverture a lieu par réduction du courant: traversant le commutateur, c'est-à-dire du courant dit trans- versai. , cette réduction pouvant avoir lieu soit par abais- sement de la tension d'alimentation appliquée au commutateur, soit par application d'une impulsion de blocage sur une élec- trode. On s'efforce de maintenir la plus faible possible la puissance de commande nécessaire pour le passage de la posi- tion ouverte à la position fermée, ce à quoi l'on peut par- venir par l'emploi de transistors sensibles. On a cependant constaté que des puissances de commande importantes sont né- cessaires pour ramener le commutateur de la position fermée à la position ouverte.
La présente invention indique un moyen pour réaliser un commutateur électronique du type indiqué initia- lement, qui, en plus de présenter une sensibilité très éle- vée pour la fermeture, c'est-à-dire le passage de la position ouverte à la position fermée, se contente également d'une puissance de commande faible pour la réouverture, c'est-à- dire le passage de la position fermée à la position ouverte,
Le commutateur électronique bistable selon l'invention est du type indiqué initialement, et il est carac- térisé par le fait qu'il comporte, insérée entre la base et
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l'émetteur de l'un au moine destransistors, ou bien entre les électrodes correspondantes du transistor à quatre cou- ches, une charge qui réduit son amplification de courant,
et qui présente une caractéristique temporelle telle qu'elle n'agit qu'après le processus de fermeture.
On va tout d'abord expliquer a l'aide de la figure 1 du dessin annexé les principes qui sont à la base de la présente invention.
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Sur la figure 1, on a représenté sous la forme d'une courbe continue la caractéristique K d'un commutateur électronique selon l'invention, c'est-à-dire la courbe représentative des variations de son courant transversal Iq en fonction de la tension totale Ug appliquée audit commutateur. Cette caractéristique est coupée aux points 1 et 2 par une droite de charge W1, qui est déterminée par la résistance de charge du commu- tateur. Les deux points 1 et 2 représentent des positions stables du commutateur, le point 1 représentant la posi- tion ouverte et le point 2 la position fermée.
Pour faire passer le commutateur de la position ouverte à la position fermée, donc pour déplacer son point de fonctionnement du point 1 au point 2, il faut soit élever la tension Ug appliquée au commutateur, suffisamment pour que son point de fonctionnement dépasse le maximum de la caractéristique K, puis se déplace vers le point 2 sur la branche pratique- ment verticale, représentant un régime instable, soit que l'on applique à une électrode de commande, par exemple l'électrode de base d'un transistor, une tension de commande appropriée, qui amène la région renfermant la maximum de la caractéristique dans la position L , représentée en traits interrompus.
Le point de fonctionnement dépasse ainsi également le maximum de la caractéristique K, si bien qu'il atteint la région instable de la caractéristique et se déplace vers le point 2. Le parcours instable dela partie pratiquement verticale de la caractéristique signi- fie que l'amplification de courant du commutateur dépasse
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une valeur critique, pour laquelle le commutateur bascula
Pour ramener ensuite le commutateur de la position fermée à la position ouverte, donc pour déplacer son point de fonctionnement du point 2 au point 1, la tension Ug appli- quée audit commutateur est réduite, en se fondant sur la caractéristique K, suffisamment pour qu'il n'y ait plus qu'un seul point d'intersection avec la droite de charge déplacée parallèlement de façon correspondante, de façon à prendre alors la position W2.
Le point d'intersection se trouve alors au point 3 de la partie montante de la carac- téristique K entre l'origine des coordonnées et le maximum de ladite caractéristique. Lorsque la tension Ug appliquée au commutateur est ensuite ramenée à la valeur normale, le point de fonctionnement sur la caractéristique K reprend la position stable représentée en 1. Ces explications montrent qu'il faut pour faire passer le commutateur de la position fermée à la position ouverte, une puissance de commande très voisine de la puissance de coupure du commu- tateur lui-même, puisque l'on doit en effet diminuer la tension Ug appliquée audit commutateur suffisamment pour que .la droite de charge, déplacée parallèlement de façon corres- pondante, ne coupe lacaractéristique kqu/en un seul point.
Cet important abaissement de la tension Ug, assprti d'une forte réduction du courant transversal Iq .-est rendue inutiles par la présente invention du fait que le montage de base renferme une charge qui, lorsque le processus de fermeture a eu lieu, réduit l'amplification de courant de l'un au moins des transistors. Ainsi, d'une part le processus de fermeture lui-même ne subit absolument aucune influence si bien que la sensibilité du montage subsiste, mais d'autre part, lorsque la fermeture a eu lieu par réduction de l'am- plification de courant, la partie pratiquement verticale de la caractéristique K est déplacée vers la droite, si bien qu'il y a formation de la branche K' de la caractéristique, qui est représentée en traits mixtes.
On voit sans difficulté
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que pour faire passer le commutateur de la position fermée à la position ouverte il suffit d'un faible abaissement de la tension Ug, et de la translation correspondante qui amène la droite de charge W1 dans la position de la droite W3, de façon que cette droite W3 ne coupe la caractéris- tique composite correspondante KK' qu'en un seul point, le point 4, ce qui ramène le commutateur en position ou- verte.
La réduction de l'amplification de courant qui a lieu après la fermeture du commutateur permet également d'ouvrir le commutateur par l'intermédiaire d'une élec- trode de commande, ce qui, en se fondant sur la caracté- ristique K seulement, n'est pas possible, car alors l'ef- fet d'une tension de commande agissant sur une électrode de commande du commutateur est trop faible dans la posi- tion fermée.
Lorsque l'amplification de courant est récr duite selon l'invention, la possibilité d'influence par l'intermédiaire d'une électrode de commande est suffi- sante, et elle se manifeste lors de l'application d'une tension de commande appropriée, de telle façon que la partie pratiquement verticale de la branche K' de la et* ractéristique parait déplacée vers la droite dans la po- sition L' représentée en traits interrompus, si bien que, automatiquement, la droite de charge W1 ne coupe la caraco. téristique composite currespondante KK'L' qu'en un seul point, le point 1, et que le commutateur est ramené en position fermée.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement sur les figures 2 à 5 du des- sin annexé plusieurs formes de réalisation du commutateur électronique bistable selon l'invention.
La figure 2 représente un commutateur élec- tronique bistable comportant deux transistors complémen- taires, et dans lequel la charge est constituée par une inductance et une résistance en série.
La figure 3 représente le même commutateur
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dont la charge est constituée par une résistance ohmique.qui est connectée par un contact de relais,
La figure 4 représenta un commutateur électronique bistable comportant un transistor à quatre couches,et dans lequel la charge est constituée par une inductance et une résistance en série.
La figure 5 représente un commutateur com- portant deux transistors complémentaires, et dans lequel est prévu, en plus de la charge, un circule R-C, constitué par une résistance et un condensateur en parallèle l'un avec l'autre.
Le commutateur électronique bistable re- présenté sur la figure 2 comporte les deux transistors Tl et T2. Le transistor Tl est un transistor p-n-p , tandis que le transistor T2 est un transistor n-p-n. Les électrodes de base des deux transistors sont reliées respectivement à l'électrode de collecteur de l'autre transistor. La borne d'entrée E est connectée à l'électrode de base du transis- tor T2 ; c'est par son intermédiaire que le commutateur reçoit une tension de commande qui le fait passer de la position ouverte à la position fermée. En série avec l'é- metteur du transistor Tl est montée une résistance de charge R1,aux bornes de laquelle apparaît la chute de tension que le commutateur doit couper.
Cette tension peut être prélevée sur la borne de sortie A, qui est reliée au point commun à la résistance RI et à l'émetteur du transistor Tl. Entre la base et l'émetteur du transistor T2 est d'autre part connectée,selon l'invention,une charge,qui est constituée dans ce cas par une inductance L et une résistance R2 en série l'une avec l'autre.
Pour expliquer le fonctionnement de ce montage, on va partir de la position ouverte, dans laquelle les deux transistons T1 et T2 sont bloqués. Le transistor T2 est débloqué par l'application sur la borne E d'une
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impulsion positive, jouant le rôle d'une tension de com- mande, si bien que,en même temps,le transistor T1 reçoit un courant de déblocage.
Par suite de l'impulsion de com- mande appliquée à la borne E, les transistors Tl et T2 sont polarisés à un degré tel que le point 1 correspondant à l'amplification de courant critique est dépasser Par suite de cela,il s'établit un point de fonctionnement stable (point 2 sur la figure l)qui est déterminé par la tension d'alimentation, par la résistance de charge RI, ainsi que par la caractéristique du commutateur, et pour lequel les deux transistors sont conducteurs. Pans cette position fermée, une tension de sortie appropriée peut être prélevée sur la borne A.
L'impulsion de commande appliquée à la borne E agit non seulement sur l'intervalle base-émetteur du transistor T2, mais aussi sur le montage en série de l'inductance L et de la résistance R2, qui ne constitue cependant,au début,aucune charge pour l'impulsion de com- mande, en raison de la présence de l'inductance. Une telle charge n'apparaît, en raison de la constante de temps de ce montage en série, que lorsque les deux transistors Tl et T2 sont déjà conducteurs, et que le point de fonctionne ment a atteint la position stable de fermeture, La charge, dont l'intensité est limitée par la valeur de la résistance R2 , réduit l'amplification de courant de ce transistor.
Cette réduction n'est cependant pas suffisante pour que soit dépassée l'amplification de courant critique du commu- tateur. Ce dernier reste donc dans sa position stable de fermeture. En raison de la réduction de l'amplification de courant, il suffit donc d'une faible réduction du cou- rant transversal traversant le commutateur pour ramener se dernier en position d'ouverture, ce retour pouvant être provoqué soit par une polarisation dans le sens pégatét par l'intermédiaire de la borne E, soit par l'application
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d'une impulsion de blocage négative par la borne A,
La charge constituée par l'inductance L' et la résistance R2, et montée en parallèle sur l'inter- valle base-émetteur du transistor T2,
peut être également remplacée par une charge correspondante montée en parallèle sur l'intervalle base-émetteur du transistor Tl. Une telle charge, constituée par une inductance L' et une résistance R2' , peut être connectée à la base et à l'émetteur du transistor Tl par les connexions indiquées en traits in- terrompus. Une telle charge est également tout d'abord sans effet sur la tension qui polarise le commutateur en position fermée, et ce n'est qu'ultérieurement qu'elle réduit l'amplification de courant du transistor Tl dans la forte proportion désirée. Il est également possible de munir les deux transistor Tl et T2 chacun d'une charge.
Le montage illustré sur la figure 3 corres- pond en principe à celui illustré sur la figure 2. On a seulement employé dans ce cas un autre mode d'action de la charge au cours du temps. La charge est constituée par une résistance R3. qui est connectée par le contact a d'un relais A entre la base et l'émetteur du transistor T2.
Lorsque le commutateur est en position ouverte, le contact a est ouvert. Une impulsion de commande appliquée à la borne 1 ne peut donc pas être chargée par la résistance R3, Lorsque par contre le commutateur passe à sa position fer- mée, le relais A reçoit une excitation qui provoque son fonctionnement, et qui fait fermer le contact a, si bien que la charge constituée par la résistance R3 est connectée en parallèle sur l'intervalle base-émetteur du transistor T2 de manière à réduire*' de la façon désirée l'emplifica- tion de courant du commutateur.
Grâce à l'emploi d'un re- lais, est automatiquement satisfaite la condition que la charge ne soit connectée qu'après l'achèvement du passage en position de fermeture, puisque un relais possède en tout .
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cas unainertie supérieure à celle du commutateur électronique constitué par les transistors.
Dans le montage illustrer sur la figure 4, les deux ttansistors complémentaires, connectés de façon appropriée .sent remplaces par un compossont équivalent à ce montage, à savoir un transistor à quatre couches, comportant la succession de sones p-n-p-n, Le raccordement de la charge a lieu dans ce cas aux électrode qui correspondant aux pointede connexion considérai du montage de la figure 2. A la connexion de la base du transistor Tl correspond sur la figure 4 la borne Kl,
à la base du transistor 72 la borne K2. Auta connexions d'émetteur des transistors Tl et T2 correspondent les bornes B1 et B2. Le mode de fonc- tionnement de ce montage correspond totalement à celui du montage illustré sur la figure 2, si bien que l'on peut renvoyer aux explications relatives à cette figure.
La figure 5 représente une variante du commutateur selon l'invention. Elle concerne un commutateur du type représenté sur les figures 2 et 3. Dans ce commuta- teur, est monté en. série avec l'émetteur du transistor T2, un circuit R-C, constitué par une résistance R4 et un condensateur C4esponelle l'un avec l'autre, et à l'extrémité opposée à l'émetteur duquel est raccordée la charge, cons- tituée par l'inductance L5 et la résistance R5. Cette charge agit exactement de la façon décrite à l'aide de la figure 2.
Le circuit R-C renforce encore l'effet de la charge, une tension apparaissant aux bornes du condensateur C4 en posi- tion de fermeture, et cette tension polarisant négativement la base du transistor T2 et réduisant par suite le courant de base de ce transistor. Ceci se traduit également sous la forme d'une réduction de l'amplification de courant du transistor, si bien que la polarisation nécessaire pour faire passer le commutateur en positionsovaertmest encore réduite,
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En raison de la constante de temps du circuit R-C constitué par le condensateur C4 et la résistance R4, l'établissement de la tension de polarisation négative de la base du tran- stator T2 n'a lieu qu'apte un certain temps$ lorsque le commutateur a atteint se position de fermeture, Si bien . que, par suite,
la tension qui commande le passage dudit commutateur à sa position de fermeture n'est pas influencée par ledit circuit R-C.
Un tel circuit R-C peut être également insère dans les montages illustrés sur les figures 2 & 4 : il faut cependant veiller alors à ce qu'il soit toujours combiné avec une charge shuntant l'intervalle base-émetteur, et qui doit être reliéeau circuit R-C de la façon représentée sur la figure 5.
-REVENDICATIONS -
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifica- tions qui nous paraîtraient nécessaires, nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative :
1- Commutateur électronique bistable, comportant deux transistors complémentaires, dont les électrodes de base:
. sont reliées respectivement à l'élec- trode de collecteur de l'autre transistor, ou bien un transistor à quatre couches équivalent, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre la base et l'émetteur de l'un au moins des transistors, ou bien entre les électrodes correspondantes du transistor à quatre couches, une charge qui réduit son amplification de courant, et qui présente une caractéristique temporelle telle qu'elle n'agit qu'après la fermeture dudit commutateur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.