Circuit à déclenchement. La présente invention a- pour objet un circuit. à, déclenchement.
Dans de nombreux circuits électriques, comprenant les systèmes de comptage et les systèmes de commutation électroniques, les circuits à déclenchement doivent souvent fonc tionner en réponse à l'application d'impul sions électriques ou indiquer la coïncidenee clans le temps entre deux ou plusieurs impul sions électriques. Un grand nombre de ces circuits sont toutefois connus, tels les circuits multivibrateurs, les circuits basculeurs ou les circuits utilisant. des tubes à gaz de différents types.
Certains de ces circuits sont compliqués et instables, et le but principal de l'invention est. d'utiliser un tube à rayon cathodique (qui petit être de petite taille et fabriqué à bon marché) comme élément principal du circuit, (le sorte qu'il en résulte une simplification du circuit.
Le circuit, objet de l'invention, qui com prend un tube à faisceau cathodique ayant (les premiers moyens pour engendrer un fais- ccau d'électrons, plusieurs plaques cibles et un système d'électrodes de déviation disposées de manière que, par application de potentiels appropriés auxdites électrodes, le faisceau soit dévié et rencontre une desdites plaques cibles, est caractérisé en ce qu'il comprend des seconds moyens pour appliquer un système de potentiels de polarisation aux électrodes de déviation de manière à.
provoquer la déviation du faisceau pour qu'il rencontre une desdites plaques cibles quand le circuit n'est pas actionné, et des troisièmes moyens pour appli quer au moins une impulsion électrique à la fois de manière à dévier le faisceau vers une seconde plaque cible, et des quatrièmes moyens associés avec la, seconde plaque cible, .et sen sibles à la réception d'électrons par ladite plaque, pour modifier le système de potentiels de polarisation. pour que le faisceau reste dévié sur la. seconde plaque au moins un certain temps quand ladite impulsion n'est plus appli quée.
Le circuit peut être agencé pour ne fonc tionner qu'en réponse à l'application simul tanée de deux ou plusieurs impulsions et être ainsi utilisé pour indiquer la coïncidence dans le temps de plusieurs impulsions. Cette adap tation suppose qu'on associe au tube un sys tème de déviation spécial du faisceau d'élec trons. Dans ce cas, le tube est construit de manière à comprendre, à l'intérieur d'une enve loppe fermée, des électrodes pour engendrer un faisceau d'électrons, et un système d'élec trodes pour dévier le faisceau, ledit système comprenant une première plaque métallique disposée sur un côté du faisceau et une plu ralité de plaques métalliques supplémentaires disposées dans un même plan, de l'autre côté du faisceau et parallèlement à la première plaque.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention et une variante seront décrites, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé, dans lequel La. fig. 1 montre un diagramme schémati que de cette forme d'exécution.
La fig. 2 montre une variante de la fig. 1. La fig. 3 montre un diagramme utilisé pour expliquer la méthode de calcul d'un tube à rayons cathodiques.
Le principal élément de ce circuit est un tube à rayons cathodiques 1 qui est dans ses grandes lignes d'un type bien connu, mais qui possède une disposition spéciale des élec trodes, de manière qu'il puisse être utilisé dans le but que se propose l'invention. Le diagramme ne montre pas la faon dont les éléments du tube sont montés.
Le tube 1 possède le canon à électrons classique constitué par la, cathode 2 chauffée par un filament 3, une grille de commande 4 et une anode 5. Un système d'électrodes de déviation pour le faisceau d'électrons est cons titué par une plaque unique 6 disposée d'un côté du faisceau et par trois plaques 7, 8 et 9, disposées dans un même plan parallèlement à la plaque 6, de l'autre côté du rayon cathodi que. Le système de déviation est, comme on peut le voir, semblable à une paire de plaques de déviation classiques, une des plaques de la paire étant divisée en trois parties séparées par des intervalles perpendiculaires à l'axe du tube.
Les plaques 7 et 9, de chaque côté de la plaque centrale 8, sont interconnectées, ainsi qu'il a été représenté, et ces plaques doivent de préférence être dimensionnées de manière qu'un voltage V appliqué entre la plaque 6, d'une part, et les plaques 7 et 9, d'autre part, produisent le même effet de déviation sur le faisceau que le même voltage V appliqué entre la plaque 6 et la plaque 8.
A l'extrémité du tube 1 sont deux plaques cibles 10 et 11 disposées dans un même plan, de manière que leur plan commun soit perpen diculaire à l'axe du tube et elles sont séparées par une plaque écran 12.
Une source convenable 13 est prévue pour le chauffage du filament 3. Une source de haute tension positive 14 est connectée entre l'anode 5 et la. cathode 2 et. elle engendre un faisceau d'électrons de la, manière classique. Une source de polarisation 15 fournit. une tension de polarisation négative de faible am plitude pour la grille de commande 4. Une autre source de tension 16 connecte l'anode 5 aux deux plaques cibles 10 et 11 aii moyen des résistances 17 et 18.
La source 16 peut appliquer une tension positive de faible am plitude entre l'anode 5 et les plaques cibles, ladite tension étant suffisante pour assurer que tous les éléments rencontrant les plaques cibles soient. recueillis. Cette source peut ne pas être nécessaire.
Une source de tension positive 19 est pré vue pour le système de déviation 7, 8, 9 et elle est connectée par les résistances 20 et 21 à la plaque 8 et aux plaques 7 et 9 respective ment.
On comprendra que, bien que toutes les sources de tension utilisées pour le fonctionne ment aient été représentées schématiquement par des batteries, elles peuvent être obtenues de n'importe quelle manière convenable et elles n'ont pas besoin d'être toutes séparées.
La cathode 2 est connectée à la masse et. un condensateur de découplage 22 connecte la borne positive de la. source 19 à la. masse. Deux bornes d'entrée 23 et 24 auxquelles sont appliquées des impulsions sont. connectées res pectivement. à la. plaque 8 et aux plaques 7 et 9 à travers les condensateurs de blocage 25 et 26.
La résistance 18 connectée à la plaque 11 comprend un potentiomètre dont le contact mobile est connecté à la masse à travers un second potentiomètre 27. La plaque 6 est con nectée au contact mobile du potentiomètre 27 et à une troisième borne d'entrée 28 à. laquelle sont appliquées des impulsions, à travers un condensateur de blocage 29. Deux bornes de sortie 30 et. 31 sont respectivement connectées aux plaques cibles 10 et 11 à travers les con densateurs de blocage 32 et 33.
La, plaque de déviation 6 est portée à tin potentiel positif Vi dont l'amplitude dépend du réglage du potentiomètre 27. Les plaques de déviation 7, 8 et 9 sont portées à un poten- tiel positif fixe V2 déterminé par la. source 19. Le potentiomètre 27 doit être réglé de manière que le potentiel Vl soit légèrement supérieur <I>à</I> V.., de sorte que le faisceau sera. dévié vers le haut. de manière à rencontrer la. plaque cible 10.
Si on suppose maintenant qu'une impulsion positive courte est appliquée à la borne 23 avec une amplitude suffisante pour inverser la force de déviation effectivement appliquée au faisceau d'électrons, ce dernier est. dévié vers le bas et rencontre la plaque 11. Quand il rencontre cette plaque, le courant qui cir cule dans le potentiomètre 18 réduit le poten- tier positif appliqué à la plaque de déviation 6 jusqu'à une valeur V3. Le potentiomètre 18 doit être réglé de manière que V#, soit légère ment inférieur à V2.
Il en résulte que le fais ceau reste accroché sur la, plaque inférieure 1l quand l'impulsion appliquée à la borne 23 a. disparu.
Par suite des résistances de charge 17 et 18, l'impulsion appliquée produit une impul sion positive de sortie à la borne 30 et une impulsion négative de sortie à la borne 31.
Le même effet peut être produit par la coïncidence de deux impulsions appliquées respectivement aux bornes 23 et 24. L'ampli tude de l'une et l'autre de ces impulsions agissant seule doit être insuffisante pour dé vier le faisceau pour qu'il rencontre la plaque 1.1, mais elle doit être suffisante pour dévier le faisceau quand les deux impulsions sont appliquées en même temps. De cette manière, le tube 1 détecte la coïncidence entre deux impulsions.
Quand le faisceau a été accroché sur la plaque 11, il peut être de nouveau commandé de manière à rencontrer la. plaque 10 par l'application d'une impulsion positive conve- na.ble de remise à zéro à la borne 28 par exemple, ou par l'application d'une impulsion négative convenable à l'une ou l'autre des bornes 23 et 24 ou aux deux bornes 23 et 24.
La. plaque écran 12 est connectée à la cathode 2 et elle doit être disposée entre les plaques cibles 10 et 11 de manière à éviter pratiquement que les électrons qui se sont écar- tés du faisceau n'atteignent l'une des plaques quand le faisceau est dirigé vers l'autre.
Dans le cas où on ne désire pas détecter la coïncidence d'impulsions, mais seulement la présence d'impulsions individuelles, l'arrange ment représenté à @la fig. 1 peut être simplifié de la manière suivante: Les plaques 7 et 9 sont. supprimées et la plaque 8 est de préfé rence agrandie de manière qu'elle soit sem blable à la plaque 6. Les éléments 21, 24 et 26 sont également supprimés et l'impulsion à détecter est appliquée à la borne 23. Pourvu que cette impulsion soit de polarité positive et d'amplitude suffisante, elle provoquera la dé viation du faisceau d'électrons de la plaque 10 à la plaque 11, ainsi qu'il a déjà été expliqué.
Il est évident. que si on désire détecter des impulsions négatives au lieu d'impulsions posi tives, le faisceau peut tout d'abord être bloqué sur la plaque 11 par une impulsion négative de remise à zéro appliquée à la borne 28, et une impulsion négative appliquée à la borne 23 ou deux impulsions négatives coïncidentes appliquées respectivement aux bornes 23 et 24 peuvent dévier le faisceau de manière qu'il rencontre de nouveau la plaque 10.
Différents autres moyens peuvent être uti lisés pour faire revenir le faisceau de la pla que 11 à la plaque 10. Par exemple, une im pulsion négative peut être appliquée à la grille de commande 4 avec une amplitude suf fisante pour supprimer le faisceau d'électrons pendant un instant. A la. fin de l'impulsion, le faisceau rencontrera de nouveau la plaque 10. Suivant une autre méthode, on pourrait prévoir un commutateur (qui n'est pas repré senté) au moyen duquel la plaque 11 pourrait être momentanément déconnectée de la résis tance de charge 18, ce commutateur étant actionné à la main ou au moyen d'un relais (qui n'est, pas représenté).
On peut ajouter que, si on le désire, le potentiel de la source 19 peut. être choisi de telle manière que le potentiomètre 27 puisse être supprimé, la plaque 6 étant connectée, dans ce cas, directement au contact mobile du potentiomètre 18. On remarquera que l'état_ de fonctionne ment du circuit, dans lequel le faisceau d'é ee- trons accroché sur la plaque 11, est rendu stable par une modification du potentiel de réaction appliqué à la plaque 6 par suite de l'établissement du courant d'électrons dans la. résistance 18.
La fi". 2 montre une légère modification de la fig. 1 qui permet au circuit de revenir automatiquement en position normale. Seules les parties du circuit qui sont affectées par la modification ont été représentées, les autres parties n'étant pas modifiées.
Dans ce cas, le potentiomètre 27 est con necté entre la. terre et le point commun des résistances 17 et 18, et. la plaque 6 est. connec tée au contact mobile du potentiomètre 27 à travers une résistance 31 et au contact mobile du potentiomètre 18 à travers un condensa teur 35.
Quand le faisceau d'électrons est. dévié de manière à passer de la plaque 10 à la plaque 11, la réduction soudaine du potentiel au con tact mobile de la. résistance 18, provoquée par l'établissement du courant dans cette résis tance, est appliquée par le condensateur 35 à la plaque 6, et le faisceau cathodique est blo qué sur la plaque 11 comme précédemment. Le condensateur 35 était chargé à l'origine avec sa plaque supérieure positive par rapport à sa plaque inférieure; en conséquence, il commence à se décharger à travers la résis tance 34 jusqu'à ce que le potentiel appliqué à la plaque 6 reprenne sa. valeur originale, de sorte que le faisceau vienne de nouveau ren contrer la plaque 10.
Le temps pendant lequel le faisceau reste sur la plaque 11 dépend de la constante de temps du circuit comprenant le condensateur 35 et les résistances associées. Si la résistance 27 est grande, la résistance 34 peut ne pas être nécessaire.
Quand on s'est référé à la. fig. 1, on a sup posé que le tube 1 était construit symétrique ment, de sorte qu'en l'absence de potentiel de déviation, le rayon cathodique rencontre l'écran 12. Si on le désire, le système de plaques 10, 11 et 12 peut être disposé asymétriquement, de sorte que le faisceau rencontre la plaque 10 quand il n'est pas dévié.
Il est évident, que pour détecter la coïnci dence de plus de deux impulsions, les élec trodes de déviation inférieures du tube 1 peu vent être divisées en plus de trois sections. Par exemple, deux électrodes supplémentaires disposées dans un même plan (et qui n'ont pas été représentées) peuvent. être prévues respec tivement. contre les plaques 7 et 9 sur les côtés éloignés de la. plaque 8.
Ces plaques supplé mentaires seront connectées à. une borne d'en trée commune (qui n'est pas représentée) où sera appliquée une troisième impulsion, et à la source 19 de la même manière que pour les plaques 7 et 9; ces plaques supplémentaires seront. de préférence construites clé manière à avoir la même sensibilité (le déviation que la plaque 8.
On comprendra que le tube 1. peut être de très petite taille et peut être réalisé sous une forme similaire à un tube classique à plusieurs électrodes et. de faible puissance.
La manière suivant laquelle les plaques de déviation 7, 8 et 9 peuvent être propor tionnées, de manière à obtenir une égale sen sibilité pour la plaque 8 et pour les plaques 7 et 9 considérées ensemble, sera. expliquée en relation avec la<U>fi-.</U> 3.
On suppose qu'un électron est projeté avec une vitesse 1c dans l'espace entre les plaques, parallèlement à l'axe du tube, que les Lon- gueurs de plaques sont z1, z,, z3, comme il est indiqué, et que les plaques cibles 10 et-1-1 sont à une distance z-, de la plaque 9. On suppose également que les intervalles entre les plaques 7, 8 et 9 sont négligeables et due les effets de franges peuvent être négli;és.
Soit y les distances mesurées perpendicu lairement aux plaques et E volts par centi mètre le champ de déviation appliqué entre les plaques. Les temps il, t., ts et 14 mis par les électrons pour se déplacer le long des pla ques 7, 8 et 9 et. l'espace jusqu'aux plaques cibles 10 et 11 seront alors zz/u, z. /u, z3/u et z.1/u respectivement.
EMI0005.0001
Si <SEP> m <SEP> et. <SEP> e <SEP> représentent <SEP> la <SEP> masse <SEP> et <SEP> la. <SEP> charge
<tb> clé <SEP> l'électron, <SEP> l'accélération <SEP> dans <SEP> la <SEP> direction <SEP> y
<tb> sera
<tb> <I>d2y/dt2 <SEP> = <SEP> e <SEP> # <SEP> Elm <SEP> - <SEP> f</I>
<tb> et <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> sera <SEP> donnée <SEP> par:
<tb> <I>dyldt <SEP> = <SEP> ft <SEP> + <SEP> C1</I>
<tb> et
<tb> <I>y=?@@ft2+Cit+C2</I> (\I et C2 étant des constantes qui sont toutes déux égales à zéro si l'équation doit repré senter les conditions à l'extrémité gauche de la plaque 7.
On considérera tout d'abord l'état du tube lorsque les plaques 6 et 8 sont au même Po tentiel alors que les plaques 7 et 9 sont inter connectées et qu'un champ électrique de E volts par centimètre est établi entre ces plaques et la plaque 6. Lorsqu'un électron atteint l'inter valle entre les plaques 7 et 8, sa vitesse dans la direction y sera alors<B>fi-,</B> et son déplacement sera. de y =<I>? ,</I> ft12. Puisque l'électron ne subit pas clé force pendant son déplacement devant la plaque 8, sa vitesse dans l'intervalle entre les plaques 8 et 9 est f ti, comme précédem ment, mais son déplacement est égal à:
EMI0005.0007
<I>y2 <SEP> = <SEP> y1 <SEP> + <SEP> ,f <SEP> ti <SEP> ' <SEP> t2</I>
<tb> De <SEP> même, <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> à <SEP> l'extrémité <SEP> de <SEP> la <SEP> pla que <SEP> 9 <SEP> est <SEP> <I>f <SEP> (t1 <SEP> +t3)</I> <SEP> et <SEP> son <SEP> déplacement <SEP> est
<tb> égal <SEP> à
<tb> <I>'y3 <SEP> = <SEP> y2 <SEP> + <SEP> i</I> <SEP> #2 <SEP> <I>fts</I>
<tb> Enfin, <SEP> son <SEP> déplacement, <SEP> lorsqu'il <SEP> atteint
<tb> les <SEP> plaques <SEP> cibles <SEP> 10 <SEP> et <SEP> 11, <SEP> est <SEP> de:
<tb> y4 <SEP> = <SEP> ?9s <SEP> <I>+ft4</I> <SEP> (f1 <SEP> + <SEP> t,)
<tb> <I>_ <SEP> ?@1f <SEP> (t12+t32+2t1.t2+2t3.t4+2t4#ti)</I> On supposera maintenant. que les plaques 6, 7 et 9 sont toutes au même potentiel et qu'un champ électrique de E volts par centi mètre est établi entre les plaques 6 et 8.
Un raisonnement similaire montre que le déplacement aux plaques cibles 10 et 11 sera de:
EMI0005.0009
EMI0005.0010
il <SEP> est <SEP> nécessaire <SEP> que <SEP> y4 <SEP> = <SEP> y5, <SEP> de <SEP> sorte <SEP> que
<tb> la <SEP> condition <SEP> qui <SEP> en <SEP> résulte <SEP> est:
<tb> <I>t12+t32+2t3#t4+2t4#t1+2t1#t2</I>
<tb> - <SEP> t22 <SEP> A- <SEP> 2 <SEP> t2 <SEP> # <SEP> t3 <SEP> <I>+ <SEP> 2 <SEP> t2 <SEP> - <SEP> t4</I>
<tb> Si <SEP> les <SEP> plaques <SEP> 7 <SEP> et <SEP> 9 <SEP> sont <SEP> de <SEP> longueur <SEP> égale,
<tb> de <SEP> sorte <SEP> que <SEP> <I>t, <SEP> - <SEP> t3,</I> <SEP> on <SEP> obtient <SEP> le <SEP> résultat
<tb> simple <SEP> suivant:
<tb> 2t12+4t1#t4=t22+2t4#t2
<tb> En <SEP> supposant <SEP> que <SEP> t, <SEP> et <SEP> t4 <SEP> sont <SEP> donnés, <SEP> on <SEP> a
<tb> <I>t2 <SEP> =</I> <SEP> t42 <SEP> + <SEP> 2ti2 <SEP> <I>+ <SEP> 4t4 <SEP> - <SEP> ti)t4.</I> Si t4 est très grand par rapport à t1, on a approximativement t2 = 2 ti, mais il est peu probable que cette condition puisse être satis faite avec une approximation suffisante dans un tube de dimensions pratiques.
Les longueurs correspondantes z1, z2, z3 et z4 peuvent être obtenues à partir des temps qui ont été calculés en les multipliant par la vitesse u des électrons.
L'analyse précédente peut être étendue d'une manière similaire à l'étude de tubes dans lesquels la plaque de déviation inférieure est divisée en plus de trois sections.