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OSCILLATEUR COMMANDE lu PE' C8 DIODB TUYEL n - -
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Ltj.nTent1on ooaceme un otoillateur oMOMade en fréquence à diode tunnel, et ennui un oecillateu3P c08rr..-ni den moyens compensateur* de température.
En bre:t, a",1 'faut un aspect de 3.'inventient on Uti- liée une diode tunnel comme élément actif dîme un oscillateur command' en fréquence* pn rd4e4tu en pont qui comprend un 01'1... tal piétoilectriquet fournit un* 1ap'danbt élevée aux bornée de la diode tunnel, près du mode rigonant, en série choisi du cristal.
Le circuit, par oon*équentp oscille 1 une fréquence command6e par le mode rénonant en série ohoiei du cristal et
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à cette fréquence seulement
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Suivant une autre particularité de l'ta,.,nt1on,
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la fréquence de résonance définie par la relation #' """""'riT fréquence résonance définit par relation 2 1\ y/la de l'inductanos et de la capacité du réseau en pont diffère de
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la fréquence de résonance en série choisis du cristal piézo- électrique, de sorte que la résistance en série du cristal
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lui'-mSmet ou de la branche de circuit dans laquelle le crierai
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est monté, affecte la fréquence de 1* oscillateur de manière prédéterminée,
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L'invention elle-momoo,
cependant tant par son organisation que par son mode de foaotionnexentt peut et com- prendre le mieux en se référant à la description suivante eon-
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sidérée avec le dessin joint, dans lequel
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1g. 1 est une représentation schématique d'une forme de réalt-
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tion de l'invention.
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Pig. 2 montre la courbe caraotér1It1cu'. p1qu. du dispositif
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à diode tunnel mi Ctèductr1ô. utilité* dsno l'1a.8.t1oz
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et$
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Fig. 3 Montra le fonotionneaent des moyens de compensation thermique suivant une forme de réalisation préférée de
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l'oscillateur commandé en fréquence de ,.weut.oa.
L'invention utilise la caractéristique de résis- tance négative du dispositif à diode tunnel en ' oab1na1..on arec un réseau déterainateur de fréquence qui apprend un quart. p,ësadl.eatr3,que. Le réseau ne présente sa plus forte que . impédance sur le dispositif à diode tunnel/près de la fréquen-
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ce de ré8onnnce en série choisie du cristal pt zoél.otr1qu..- l'agencement de circuit résultant fournit un oscillateur ex- tr8:aement stable.
'1g.1 montre un circuit lohématique d'un oscilla- teur ooiunandé en fréquence ayant les partioulMitea et l'agen- oement suivant l'invention. Comme montré, 1 ' 01 oillateur com- prend un dispositif à diode tunnel unique 1, uï réseau 2 dé- terminateur de fréquence comprenant un Cr1atal;1éloéleotr1St que 3 et un circuit de polarisation i. J Le réseau 2 déterminateur de trlQUIIJ1ce est un oir- cuit en pont ayant de : trajets de courant. Un trajet de cou- rant passe par le condensateur 5 et la résistât .ce 6. Vautre trajet de courant passe par l'inductance 7 et:La résistance 8.
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Une branche h cristal comprenant le' cristal pi '.o'l.or1qu. 5 est montée entre les jonctions 9 et 10 et lea oc ab1na180Da oa- pacité-résistance et inductance-résistance, respectivement. Un condensateur de charge variable 11 en série avec le cris-
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tal piézolélectrique 5 peut êtro prévu aussi diuis la branche du cristal pour obtenir un réglage j1n de la t: , 4Q:c.te de ré- onance série du cristal. La valeur .de cette 3apaoa,%é de cha/ ge en même temps que les caractéristiques du ot18tal piézoélec- trique peuvent toujours être connues pour tout cristal de pré-
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cision.
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' les résistance$ 6 et 8 sont de préférence choisies de valeur sensiblement égale. En plus, cette valeur doit être inférieur re à la valeur absolue de la résistance négative de la diode tunnel 1. Pour un grand nombre d'utilisations,il est prêter râblé aussi que cette râleur, en plue d'être inférieure à la valeur absolue de la résistance négative de la diode tunnel.. soit égale à #L/C où L est la valeur de l'inductance 7 en Henr et où C .et la valeur de la capacité 5 en farad**
Avec cette râleur de résistance, le réseau, sans, le cristal,
est un réseau de résistance constante* les borne 12 et 13 du dispositif à diode-tunnel 1 sont reliées respectivement aux jonctions 14 et 1 SI du réseau 2.
Une source de tension$ montrée schématiquement ce=* batterie 16, a une borne reliée à la Jonction 15 et l'autre borne re- liée par une résistance 17 à la jonction 9. La batterie 16, la résistance 17 et la résistance 8 constituent le moyen de polarisation ± du dispositif à diode tunnel 1
Lorsque la connexion de polarisation montrée spé- cifiquement à la Fig.
1 est utilisée,on comprendra que la valeur effective de la résistance 8 du réseau 2 est celle due à la combinaison en parallèle des résistances 8 et 17o en sor- te que lorsque les résistances du réseau doivent être faites égales, la valeur de la résistance 6 doit être faite égale à cette valeur effective plutôt qu'à la valeur de la résistance
8 seulement, Comme la valeur de la résistance 17p cependant) est ordinairement grande en comparaison de la valeur de la ré- sistance 8, cette valeur équivalente est sensiblement la aise que celle de la résistance 8 coule, si bien que dans la plu- part des eau, ceci ne serait pas une considération pratique critique grave.
Lea valeurs de la source de tension 16 , de la ré-
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eiatance 17 et de la résintano* 18 aont ohoialea on aorte que la ligne de charge de courant continu établie ainsi recoupe la caractéristique tension-courant de la diode tunnel dans sa région de résistance négative seulement; Une ligne de char ge en courant continu typique convenable pour assurer ce fonc-
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tionnement de la diode* tunnel ont montré* en à la Fig. 2 Comme montré, la ligne de charge A recoupe la. araterietique tension- courant de la diode-tunnel au point 0'tant la région de résistance négative.
Dans l'agencement de circuit suivant l'invention,
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le cristal piézoélectrique 3 fonctionne dans r n modela;" faible ' y( impédance ou /résonance en aerie. Bien qu'un cristal plézoé- lactrique soit à préférer comme élément re.b,. iteûr de fré- quence, d'autres élément* détenainateure, 4e fréquence doré- sonance en série peuvent être employée, tels que de* moyens
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utilisant une fourche d'accord, un fil magnito etrlotît ou d'autres moyens mécaniques ou 61*ctro-zéoaniqu,
me 1-1 est pré- férable d'utiliser un cristal piézoélectrique puisque la cour. be de résonance d'un tel dispositif est extrêmement algue'.
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lies cristaux piézodl,eatr.quer n'oscillent que ,sau un domaine de fréquences très étroit et conviennent partiieulièrnaent à la commande en fréquence d'un oscillateur* En* plus, les aria- taux de quartz, par exemple, sont mécaniquement rigides, peu coûteux et ont un faible coefficient de dilatation thermique.
Dans une forme de réalisation de 3 a sent* in- vention, les valeurs de l'inductance 7 et de la capacité 5
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sont choisies pour donner un circuit résokea parallilt pour le mode résonant en série choisie 'Par u.eapl:
1 ralat'
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tien '"-'# est rendue égale à 1 frequ n< de- xeiMUMe en série choisi du rendue égale un* amty< fOïM n8tnar.L08 tien, cependant, on a déoourrert que lorque 1< ttïmw *#### ##"#""':;;;r 2'\T v 1,0
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cet fait différent de la fréquence deh'éeonance en série obot- si* du cristal p1élo'leotrq1,J.'t la fréquence du circuit de l'oscillateur est affectée par la résistance en série de la
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branche à cristal. du ré fiu 2* Si la branche e cristal ne comprend que le cristal pié.oél.triqu. 3, la rémîntance en série du cristal luï.Méme est ui11,ét pour affecter Xe tri- quenot de l'oscillateur d'une manière prédéterminée Si la capacité de charge 11 est comprise dans la branohe ori,tal, la résistance en série de 1' btoh.
à Cristal toute entière / ; y compris le cristal et 1'epe.eite de charge, affects la fréquence de l' o.c111ateúi:'.
Comme la ré818tot en férié du otiotal piéaoélio* trique augmente lorsque la température croît, cette relation peut être utilisée pour assurer la compensation thermique de
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l'oscillateur. Pour tout cristal de précision la oaraot4ri..
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tique rg,uenoa-temp éraiu.ra sera connue en sorte que la terme peut tre 1 soit eupdrîeurg soit inférieur à la fréqgonoe 2 \/Ec' de résonance en série choisit du crietal)pour donner la 00.- . pensation de température voulue,
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Par exemple, lorsqu'on fait le terme ' # ## 2Tt vic supérieur à la fréquence de résonance en série choisie du
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cristal piézoélectrique 3r la triquenos de l'oweillatettr au<'*' mente lorsqu' augmente la résistance en série de la brancha
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à cristal.
De m6m<, lorsque l'on fait 21 1 \I,L'ir intérieur à la fréquence de résonance en série choisit du cristal p.6:o. électrique 3? la fréquence de l'oscillateur diminue lorsqu'
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augmente la r<!8ietance en eerie de la branche à cristal* Pîg* 3 illustre l'effet de cette oomponnation en température sur un circuit d,ooolllatour utilisant u* cristn4r particulier de coupe GT.
La courbe B montre le changement de
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fréquence avec la température pour un esoillerteur construit suivant la première forme de réalisation décrite de l'inven- tion, où le terme 21 1 vre- est égal à la fxwquenoe de raa nanee en série choisie du cristal et eu la résistance en éc- rie de la branche à cristal cet essentiellement sans octet sur la fréquence.
Puisque, comme montre. cet oscillateur est extrêmement stable, le changement de fréquence est très petit et il est dû au changement de la fréquence de résonance en série du cristal lui-même avec la température La courbe 0 de la Fige 3 montre le changement en fréquence beaucoup plue petit lorsque le terme 1/2@#La est fait différent de la fréquence de résonance en série choisie du existai en aorte que le circuit fonctionne avec un moyen de compensation ther, mique dû à l'effet de la résistance en série !de la branche à cristal pour cette fréquence.
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iamme mantré par aourba zing. .a '.:d.
Comme montré par la courbe B de la 718* 3, la f-'é- quence a changé d'environ ,,2 parties pour 1rPar degré oent1 grade, ce qui montre la stabilité extrême de l'oscillateur suivant l'invention. La courbe 0, au centrale, en raison de l'effet de compensation thermique, montre un changement de fréquence de seulement 1,6 parties pour 108ar degré centi- grade .
Les résultats montrés à la Fig. 3 ne visent pas à
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représenter la meilleure compensation ther.J1r' 8 possible pour le circuit d'oscillateur suivant l'invention, On comprendra,
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par conséquent, qu'en utilisant des cr1.taux,'picSsoéleotr.c.que, de précision, au début, on peut arriver à un compensation thermique complète.
Pour simplifier l'exposé du fonctionnement de
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l'oscillateur suivent l'Invention, on supposer d' ,b. duo le circuit de la Fig. 1 et 0031:.1;} :::Ú"é '3p-nc C'1t"tlÜ i a ïo. trique monté entre les Jo"otiono 9 et 10 du :oeau . J"io dia- positif diode ttn:
a3. 1 apL noirieë CtL",e ] aus ure 24 aile
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de charge en courant continu semblable à celle montrée en A à la Fig.2, pour fonctionner dane sa région de résistance négative* Avec les résistances 6 et 8 de valeur égale et son- siblement égale à #L/O, une résistance constante *et présen- te aux bornes de la diode tunnel à toutes les fréquence*.
Comme cette résistance a été faite moindre que la grandeur ab- eolue de la résistance négative de la diode-tunnel, il ne se produira pas d'oscillations. Par exemple, à une fréquence quelconque l'augmentation d'impédance due à l'inductance 7 est compensée par la diminution d'impédance due à la capaci- té 5, en sorte que la résistance constante R est présentée' aux bornes du dispositif à diode** tunnel*
Avec le cristal piézoélectrique 3 monté entre les jonctions 9 et 10 comme montré à la Fig. 1, cependant, le ré- seau présente une forte impédance à la diode-tunnel près de la fréquence de résonance en série du cristal.
Lorsque la
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grandeur bzz- de la combinai.on de l'inductance et de 2"n VLC la capacité $et faite la même que la fréquence de yexoïïanee en série de la. branche à Cristal piézoélectrique, le roseau présente sa grande impédance à la fréquence de résonance en série de la branche à cristal et sa résistance en série est essentiellement sang effet sur celle-ci*
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Lorsque le terme ...'¯........#..# cet fait différ t de la fréquence de réeonanoe en série de ,.
branohe à cristal piézoélectrique, cependant, la fréquence de sortit de l'oscil- latour est encore commande par sa fréquence de résonance en série maie peut être changée de manière prédéterminée par un changement dans la résistance en série du cristal piézoélectri- que ou par un changement de la résistance totale en série de la branche dans laquelle le oristal est monté,
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Comme la température provoque un changement dans la résis- tance en série du cristal,
cet effet peut être utilisé pour compenser le changement caractéristique de la'fréquence de résonance en série du cristal avec la température, pour don- ner un oscillateur ayant une fréquence de écrite extrêmement constante.
Pour montrer plus clairement le fonctionnement de la commande de fréquence à quarts piézoélectrique, on se reportera de nouveau à la Fig. 1 et on supposer que le quarts piézoélectrique 3 est à sa fréquence de résonance en série et est par conséquent essentiellement un cour circuit* L'impédance montée aux bornes de la diode tunnel est Mors l'impédance de résonance en parallèle de la combinaison de l'inductance 7 et de la capacité 5 plusR#2,
où R est la va** leur de la résistance 6 ou de la résistance 8 puisque ces ré- sistance sont d'égale valeur - Lorsque cette impédance est faite plus grande que la grandeur absolue de la résistance négative de la diode- tunnel, le circuit produit des oscilla- tions.
De la description qui précède, on a montré que la fréquence, lorsque le réseau présente sa plus grand impédance, est proche de la fréquence de résonance en série choisie du cristal piézoélectrique* Le circuit produit tien oscillations, par conséquent, à une fréquence seulement, et constitue un oscillateur simple produisant une fréquence extrêmement cons-
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tante.
En outre, par un choix convenable du 1ierae ' ;"-# ze vîô par rapport à la fréquence de résoumee en eé:4.<t du cristal, la. fréquence de $ortie commandée peut être aminée à dépendre de manière prédéterminée de la résistance en série du cristal,
La fréquence de résonance en sérii du cristal choi- sie peut êtr@soit la fordamentale, soit un quelconque de ses
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harmoniques ohoisi (l" A de harmonique de tr,uenoe..1.1p4...
rieur, du lee etttte de la papftoité du support du cristal peuvent devenir importante. Cet effet peut être con-
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venablement éliminé en shuntant le cristal par une }.ndc'tMCt convenable.
On a trouvé que la fréquence du circuit o@cilla- teur suivant l'invention n'est limitée que.par la limitation
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en fréquence du cristal eu autre di.po.1;t résonant e série utilisé. puisque le dt,pO1t '4104.' tunn.l utilisé ici est capable de fonctionner dans le domaine de* fréquences super- élevées.
Un circuit oscillateur commandé en fréquence ayant les particularités de l'invention a utilisé les paramètre* de circuit suivante qui sont donnée à titre d'exemple seulement et ne visent pas à limiter l'invention*
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Diode tunnel 1 0,5 milliampére de courant de points, diode-tunnel au germanium Cristal plézoéleetrîque 3 - 500ckiloh.rt. ttoups Or d'un cristal de quarts, Northern Engineering Company, Type T-12S
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capacité 5 8000 micro-microtarade Ré ai a tance 6 et 8 m 200 ohms Inductance ? ?00*-500 micro Henri..
(variable. ) Capacité 11 environ 100 m1oro-miorotara41 (variable) Batterie 16 = 1,5 volt* '
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Ré8istano. 17 m 5000 oh L'induotanef 7 a été réglée i environ >20 micro
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Henrys en aorte que le term. 1 -,-. 4tait 4-' 100 kilo- cycles ce qui était la fréquence de résonance en .'r1' du or.ta:
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la capacité 11était réglée alors pour obtenir une fréquence
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de sortit de l'oscillateur de 100 kilocycle qtd était con- mandée par le cristal 3. lie changement de fréquence de cet oscillateur avec la. températures en partie pair 10 est mon.. tré à la courbe 3 de la Fig 3.
On a construit alors l'autre forme de réalisation
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de l'invention en utilisant les agnes paramétré de circuit sauf que le condensateur de 8000 micro-miorofarads 5 était remplacé par une capacité de 6050 m3,aro.mioratadr en aorte
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que le terme '#'#"¯"'"'j de la combinaison de 1. l, induotanoe et de la capacité devenait environ 110 kilocycles au lita de 100
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k11oC701e. comme avant. Par exemple on a fait cette valeur
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plue grande que la fréquence de résonance séx3.e choisis (l4pkc. du cristal. La capacité 11 était réglée à noureau pour pro-
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duire une sortie à 100 kilocyclea.
Le changement de fréquence de cet oscillateur en fonction de la température est montré
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par la courbe A de la Pïs*3.
Dans un circuit semblable avec le ondannatour 5 augmenté à environ 9000 micro-mierofarade pour, que le terme
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2'\'( 1 '""L"'"#' Boit inférieur à la fréquence de xonancs en aé- rie du cristal, la .fréquence de l'oscillateur r1ainuai- trea..,.
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l'augmentation de la résistance en série de 1 branche à cris. t tal. De mène, avec le condensateur 5 à une valeur d'environ
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7600 micxa..m.aro'arade eore ,ua I bzz-- ea.t 7600 micro-mierotarade en aorte que le ternu -y ##" rirrrr soit supérieur à la fréquence de résonance en série* du criatal. 1. r fréquence augmentait avec la résistance en série de la branche cristal.
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La fréquence commandée par cristaltde oe circuit oscillateur peut donc être rendue vs.ria.l9le de manière prddd- terminée en changeant la résistance en série de cristal lui--
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même, comme le fait un changement de température, par exemple.
Comme on croit que le vieillissement du cristal peut provoquer un changement de la résistance en série du- oristal, l'inven- tion permet de compenser les effets de visillissement du ces- tal ainsi que les effets de température* REVENDICATIONS
1.- Oscillateur utilisant un dispositif à diode- tunnel monté pour fonctionner dans sa région de résistance négative et un réseau en pont, caractérisé en ce que la diode tunnel est reliée au bornes du réseau en pont;
ce réseau a un trajet de courant comprenant une capacité et une résistance et un autre trajet de courant comprenant une inductance et une résistance, chacune dee résistances ayant une valeur inférieu- re à la grandeur absolue de la résistance négative de la diode;
un élément résonant en série eet monté dans le réseau en pont entre les jonctions des résistances et de la capacité et de l'inductance, les râleurs de l'inductance et de la capacité
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étant choisies de telle aorte que l'expreaslon '###"" """""' diffère de la fréquence de résonance en aérie choisie de 1$4. lément résonant, en sorte que la fréquence de sortie de l'on*- oillateur soit commandée par la fréquence de résonance en sé- rie de l'élément résonant et soit affectée de manière prédé- terminée par sa résistance en série.