Procédé et circuit pour transformer une quantité électrique emmagasinée en un nombre d'impulsions électriques proportionnel à cette quantité électrique et application dudit procédé La présente invention se rapporte à un procédé pour transformer une quantité élec trique emmagasinée en un nombre d'impulsions électriques proportionnel à cette quantité élec trique.
Ce procédé est caractérisé en ce que la quantité électrique est déchargée au moins approximativement linéairement et en ce qu'un circuit capable d'osciller, par exemple un multi- vibrateur, est commandé par ladite quantité électrique de façon à devenir instable pendant un temps tel qu'il produit un nombre d'impul sions électriques proportionnel à la quantité électrique emmagasinée.
Dans une application préférée de ce pro cédé ladite quantité électrique est constituée par un certain nombre de charges unitaires emma gasinées dans un condensateur, ledit circuit capable d'osciller étant commandé de façon à devenir instable en fonction du potentiel du condensateur.
Cette application présente des avantages spéciaux quand on la combine avec le pro cédé connu de comptage d'impulsions, suivant lequel un nombre donné d'impulsions, par exemple une dizaine, sont emmagasinées dans un condensateur et sont brusquement déchar gées du condensateur, ce qui permet de compter une impulsion sur dix. Pour compter les char ges unitaires résiduelles éventuelles dans le condensateur à la fin de la période de comp- tage, le condensateur est déchargé et un circuit capable d'osciller est commandé par le poten tiel décroissant du condensateur de façon à devenir instable pendant un temps durant le quel il produit un nombre d'impulsions égal au nombre de charges unitaires résiduelles em magasinées dans ledit condensateur.
L'application selon la présente invention peut de préférence être employée pour amé liorer le pouvoir de résolution d'un compteur électronique ou d'un diviseur de fréquence pour des impulsions électriques d'entrée appli quées à un étage d'entrée, capable d'osciller, dudit compteur électronique ou diviseur de fréquence.
Le pouvoir de résolution d'un compteur électronique dans lequel les impulsions élec triques à compter sont appliquées à l'étage d'entrée d'un diviseur de fréquence, est limité par la vitesse de réponse de cet étage d'entrée. Lorsque des impulsions successives se suivent pendant le temps de réponse de l'étage d'entrée du diviseur de fréquence ou du compteur, l'étage d'entrée fonctionne comme si seule la première impulsion lui avait été appliquée, de sorte que la seconde impulsion ne serait pas comptée.
Il est possible d'éviter une telle perte d'im pulsions sans augmenter la vitesse de réponse ou la rapidité d'action de l'étage d'entrée du compteur électronique ou du diviseur de fré quence, lorsque toute impulsion appliquée au dit étage d'entrée est prolongée par une autre impulsion appliquée avant ou pendant la ré ponse dudit étage d'entrée de telle façon que l'étage d'entrée transmette, en fonctionnant comme multivibrateur, un nombre d'impulsions égal au nombre des impulsions appliquées à l'étage d'entrée.
De cette façon, les impulsions arrivant au hasard sont comptées sans aucune perte, pourvu que la fréquence moyenne des impulsions soit égale ou inférieure à la fréquence de l'étage d'entrée fonctionnant en multivibrateur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, deux formes d'exécution du circuit.
La fig. 1 montre un circuit ayant un étage d'entrée binaire qui fait partie du diviseur de fréquence.
La fig. 2 montre un circuit ayant un étage d'entrée du type flip-flop connecté en cas cade avec un diviseur de fréquence (non repré senté).
En se référant à la fig. 1 du dessin, on va décrire le fonctionnement de l'étage binaire du diviseur de fréquence. L'étage binaire com prend deux tubes électroniques<I>TI</I> et T2 dont l'un est conducteur et l'autre bloqué. Ce résul tat est obtenu en polarisant chaque grille au moyen des montages potentiométriques H, rg2, et<I>r2,</I> rgl dont les extrémités sont connectées respectivement à la plaque du tube adjacent et à la plaque V2 d'un autre tube électronique Te dont la cathode est reliée à la ligne V3 polarisée négativement.
Les plaques des tubes <I>TI</I> et<I>T2</I> sont reliées à une ligne<I>VI</I> polarisée positivement par l'intermédiaire de"résistances de charge RI et R2 respectivement. Les mon tages potentiométriques susmentionnés sont choisis de telle manière qui si un tube est conducteur (plaque à la basse tension), la grille de l'autre tube soit à un potentiel négatif au-dessous du cut-off (tube bloqué, plaque à la haute tension), et qu'inversement, si un tube est bloqué (plaque à la haute- tension), la grille de l'autre tube soit positive (maintenue près de zéro par le courant de grille), le tube cor respondant étant donc conducteur.
Des condensateurs de couplage<I>CI</I> et C2 servent à la transmission rapide des fronts d'ondes de la plaque d'un tube à la grille de l'autre. Les conditions ci-dessus énoncées im pliquent donc bien les deux états stables qui caractérisent un étage binaire, comportant un tube conducteur et l'autre bloqué ou récipro quement.
Lorsqu'une impulsion positive de tension appropriée apparait sur la plaque V2 du tube <I>Tc,</I> les états des tubes de l'étage binaire sont permutés, c'est-à-dire que le tube bloqué de vient conducteur et que le tube conducteur se bloque en raison du front négatif appliqué à sa grille à partir de la plaque du tube initia lement bloqué.
Si toutefois la durée de l'impulsion de la plaque V2 se prolonge, la grille du tube qui a passé, comme indiqué ci-dessus, de l'état conducteur à l'état bloqué, parvient de nou veau au-dessus du cut-off. Le tube devient conducteur, provoquant ainsi un nouveau chan gement de l'état du circuit binaire, et ainsi de suite. Le circuit binaire va donc fonctionner en multivibrateur, aussi longtemps que ledit potentiel positif est appliqué à la plaque V2 du tube<I>Tc.</I>
La grille g3 du tube Te est connectée à la plaque d'un tube préamplificateur T par l'in termédiaire d'un redresseur<I>dl</I> et d'un conden sateur de couplage C3. Le potentiel de la grille du tube<I>Tc</I> est normalement maintenu à une valeur supérieure au potentiel de la ca thode du tube<I>Tc</I> au moyen de la grande résis tance ohmique rg3 et des redresseurs ou diodes <I>dl</I> et<I>d2.</I> Un condensateur C est branché entre la grille et la cathode du tube Te.
Les impulsions d'entrée qui doivent être comptées sont appliquées à la grille de com mande du tube T qui est normalement main tenue au-dessous du cut-off. Lors de l'appli cation d'une impulsion positive à la grille de commande du tube T, ce tube devient conduc teur et le front d'onde négatif apparaissant sur sa plaque est transmis au condensateur C et à la grille<I>g3</I> du tube Te par l'intermédiaire du condensateur C3 et du redresseur ou diode <I>dl.</I> Par suite, le condensateur<I>C3</I> se décharge et se recharge lentement à partir de la ligne <I>VI</I> polarisée positivement,
par l'intermédiaire de la résistance rg3. Le front d'onde positif apparaissant sur la plaque du tube T à la fin de l'impulsion d'entrée se décharge à travers la diode<I>d2</I> sans influencer la grille<I>g3</I> du tube Te ni le condensateur C emmagasinant les im pulsions.
Ainsi, chaque impulsion d'entrée provoque la transmission d'un front négatif à la grille <I>g3</I> du tube<I>Tc,</I> ce qui augmente la chute de tension dans ce tube, de sorte que le poten tiel de la plaque V2 de ce tube augmente. Par conséquent, le circuit binaire des tubes<I>TI</I> et T2 devient instable et change d'état. Le condensateur de couplage C2, la résistance de la diode<I>dl,</I> le condensateur d'emmagasinage C et la résistance de charge rg3 sont choisis de telle manière que, lors de l'application d'une impulsion à la grille de commande du tube préamplificateur T, le front négatif transmis au condensateur C et à la grille g3 ait une durée et une tension telles que le circuit bi naire change d'état immédiatement.
Si toutefois une autre impulsion est appli quée à la grille de commande du tube T avant que le circuit binaire soit retourné à un état stable, une autre charge négative, ayant pra tiquement la même valeur que la première impulsion, sera appliquée au condensateur d'emmagasinage C, prolongeant ainsi l'impul sion négative appliquée à la grille g3 du tube Te pendant une durée telle que le circuit bi naire, qui se trouve encore à l'état instable de multivibrateur, change de nouveau d'état et revient à son état primitif.
Lorsque trois impulsions sont appliquées à la grille de commande du tube T pendant le temps de résolution de l'étage binaire, trois charges approximativement semblables sont appliquées au condensateur C. En raison de la tension élevée de la ligne Vl, la décharge du condensateur C est approximativement li néaire, parce que le courant de décharge est approximativement indépendant des variations de tension du condensateur C, de sorte que le temps pendant lequel l'impulsion négative est appliquée à la grille<I>g3</I> du tube<I>Tc</I> et pen dant lequel le circuit binaire fonctionne en multivibrateur, est proportionnel au nombre des impulsions appliquées à la grille de com mande du tube T.
De cette manière, on peut commander la durée d'instabilité du circuit binaire de telle façon que le nombre des im pulsions transmises par le circuit binaire pen dant son fonctionnement en multivibrateur soit égal au nombre des impulsions emmagasinées dans le condensateur C. Ainsi, une série d'im pulsions reçues au hasard, ayant une fréquence moyenne inférieure à la fréquence de l'étage binaire fonctionnant en multivibrateur, peut être transformée en une série d'impulsions dont la fréquence maximum est égale à la fréquence du multivibrateur.
La construction et le fonctionnement du circuit de la fig. 2 sont semblables à ceux du circuit de la fig. 1, excepté que l'étage binaire est du type flip-flop . Le préamplificateur T, le condensateur de couplage<I>C3</I> et la diode d2 ne sont pas représentés sur la fig. 2.
Le circuit flip-flop diffère de l'étage binaire de la fig. 1 en ce qu'il n'y a qu'un seul état stable, pour lequel la grille du tube<I>TI</I> est au potentiel de la cathode et le tube<I>TI</I> est conduc teur, la grille du tube T2 étant au-dessous du cut-off. Lors de l'application d'une impulsion positive à la plaque V2 du tube<I>Tc,</I> le tube <I>T2</I> devient conducteur et la grille du tube<I>TI</I> est amenée au-dessous du cut-off par le front négatif qui lui est transmis par l'intermédiaire du condensateur de couplage C2.
Plus tard, le potentiel de la grille du tube<I>Tl</I> s'appro chera de nouveau du potentiel de cathode et le tube<I>TI</I> deviendra ainsi conducteur en ra menant le tube T2 dans l'état bloqué.
Si toutefois une augmentation durable de potentiel est provoquée sur la plaque V2 du tube<I>Tc,</I> l'étage flip-11op devient instable de façon permanente et oscille comme un mul- tivibrateur, aussi longtemps que l'augmentation de potentiel sur la plaque V2 du tube Te per siste.
De cette manière, une permutation des états des tubes de l'étage 11ip-11op se pro- duira pour chaque impulsion d'entrée simple, et une impulsion sera transmise à la ligne D connectée à l'entrée d'un compteur ou d'un diviseur de fréquence.
Lorsque plusieurs im pulsions arrivent pendant le temps de résolu tion de l'étage flip-flop , de telles impulsions sont emmagasinées dans le condensateur C, de sorte que l'application d'un potentiel néga tif à la grille<I>g3</I> du tube<I>Tc</I> sera prolongée du temps nécessaire pour que l'étage flip- flop transmette à la ligne D, tout en fonc tionnant en multivibrateur, un nombre d'im pulsions égal au nombre des impulsions emmagasinées dans le condensateur C.
Le circuit montré à la fig. 2 est particu lièrement destiné à être employé avec un comp teur existant dont le pouvoir de résolution ne serait pas suffisant pour détecter des impul sions rapprochées arrivant au hasard.
La résistance de charge rg3 du condensa teur d'emmagasinage C pourrait être connec tée à la cathode du tube Tc au lieu de l'être à la ligne VI polarisée positivement; dans ce cas, seule la linéarité de la courbe de décharge du condensateur C serait altérée.
Method and circuit for transforming a stored electrical quantity into a number of electrical pulses proportional to this electrical quantity and application of said method The present invention relates to a method for transforming a stored electrical quantity into a number of electrical pulses proportional to this. electrical quantity.
This method is characterized in that the electric quantity is discharged at least approximately linearly and in that a circuit capable of oscillating, for example a multi-vibrator, is controlled by said electric quantity so as to become unstable for such a time. that it produces a number of electrical pulses proportional to the stored electrical quantity.
In a preferred application of this process, said electrical quantity consists of a certain number of unit charges stored in a capacitor, said circuit capable of oscillating being controlled so as to become unstable as a function of the potential of the capacitor.
This application has special advantages when combined with the known method of pulse counting, whereby a given number of pulses, for example ten, are stored in a capacitor and are abruptly discharged from the capacitor. allows you to count one impulse in ten. To count any residual unit charges in the capacitor at the end of the counting period, the capacitor is discharged and a circuit capable of oscillating is controlled by the decreasing potential of the capacitor so as to become unstable for a time. during which it produces a number of pulses equal to the number of residual unit charges em stored in said capacitor.
The application according to the present invention can preferably be employed to improve the resolving power of an electronic counter or frequency divider for input electrical pulses applied to an input stage, capable of oscillate, of said electronic counter or frequency divider.
The resolving power of an electronic counter in which the electrical pulses to be counted are applied to the input stage of a frequency divider, is limited by the speed of response of that input stage. When successive pulses follow each other during the response time of the input stage of the frequency divider or counter, the input stage operates as if only the first pulse had been applied to it, so that the second pulse would not be counted.
It is possible to avoid such a loss of pulses without increasing the response speed or the rapidity of action of the input stage of the electronic counter or of the frequency divider, when any pulse applied to said stage d The input is extended by another pulse applied before or during the response of said input stage so that the input stage transmits, operating as a multivibrator, a number of pulses equal to the number of pulses applied to the input stage. 'entrance floor.
In this way, the pulses arriving at random are counted without any loss, provided that the average frequency of the pulses is equal to or less than the frequency of the input stage operating as a multivibrator.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the circuit.
Fig. 1 shows a circuit having a binary input stage which is part of the frequency divider.
Fig. 2 shows a circuit having an input stage of the flip-flop type cas cade connected with a frequency divider (not shown).
Referring to fig. 1 of the drawing, the operation of the binary stage of the frequency divider will be described. The binary stage com takes two electronic tubes <I> TI </I> and T2, one of which is conductive and the other blocked. This result is obtained by polarizing each grid by means of the potentiometric assemblies H, rg2, and <I> r2, </I> rgl whose ends are respectively connected to the plate of the adjacent tube and to the plate V2 of another electron tube Te whose cathode is connected to the negatively polarized line V3.
The plates of the <I> TI </I> and <I> T2 </I> tubes are connected to a positively polarized <I> VI </I> line through "load resistors RI and R2 respectively. The aforementioned potentiometric assemblies are chosen in such a way that if one tube is conductive (plate at low voltage), the grid of the other tube is at a negative potential below the cut-off (blocked tube, plate at the high voltage), and that conversely, if one tube is blocked (plate at high voltage), the grid of the other tube is positive (kept close to zero by the grid current), the corresponding tube therefore being driver.
<I> CI </I> and C2 coupling capacitors are used for the rapid transmission of wavefronts from the plate from one tube to the grid on the other. The conditions stated above therefore do indeed imply the two stable states which characterize a binary stage, comprising one conductive tube and the other blocked or vice versa.
When a positive pulse of suitable voltage appears on the plate V2 of the tube <I> Tc, </I> the states of the tubes of the binary stage are swapped, i.e. the blocked tube becomes conductive and that the conductive tube becomes blocked due to the negative front applied to its grid from the plate of the initially blocked tube.
If, however, the duration of the pulse of the V2 plate is prolonged, the grid of the tube which has passed, as indicated above, from the conductive state to the blocked state, arrives again above the cut- off. The tube becomes conductive, causing a further change in the state of the binary circuit, and so on. The binary circuit will therefore operate as a multivibrator, as long as said positive potential is applied to the plate V2 of the tube <I> Tc. </I>
The grid g3 of the tube Te is connected to the plate of a preamplifier tube T via a rectifier <I> dl </I> and a coupling capacitor C3. The grid potential of the <I> Tc </I> tube is normally maintained above the potential of the <I> Tc </I> tube electrode by means of the large ohmic resistance rg3 and rectifiers or diodes <I> dl </I> and <I> d2. </I> A capacitor C is connected between the grid and the cathode of the tube Te.
The input pulses which are to be counted are applied to the T-tube control grid which is normally hand held below the cut-off. When a positive pulse is applied to the control grid of tube T, this tube becomes a conductor and the negative wave front appearing on its plate is transmitted to capacitor C and to grid <I> g3 < / I> of the tube Te through the capacitor C3 and the rectifier or diode <I> dl. </I> As a result, the capacitor <I> C3 </I> discharges and recharges slowly from the positively polarized <I> VI </I> line,
via resistor rg3. The positive wave front appearing on the plate of the tube T at the end of the input pulse is discharged through the diode <I> d2 </I> without influencing the grid <I> g3 </I> of the tube Te nor the capacitor C storing the impulses.
Thus, each input pulse causes the transmission of a negative edge to the gate <I> g3 </I> of the tube <I> Tc, </I> which increases the voltage drop in this tube, so that the poten tial of the V2 plate of this tube increases. Consequently, the binary circuit of the tubes <I> TI </I> and T2 becomes unstable and changes state. The coupling capacitor C2, the resistance of the diode <I> dl, </I> the storage capacitor C and the load resistor rg3 are chosen in such a way that, when applying a pulse to the control gate of the preamplifier tube T, the negative edge transmitted to the capacitor C and to the gate g3 has a duration and a voltage such that the binary circuit changes state immediately.
If, however, another pulse is applied to the T-tube control gate before the binary circuit has returned to a steady state, another negative charge, having almost the same value as the first pulse, will be applied to the Binary capacitor. storage C, thus prolonging the negative pulse applied to the grid g3 of the tube Te for a period such that the binary circuit, which is still in the unstable state of multivibrator, again changes state and returns to its normal state. primitive state.
When three pulses are applied to the control gate of the tube T during the binary stage resolution time, three approximately similar charges are applied to the capacitor C. Due to the high voltage of the line Vl, the discharge of the capacitor C is approximately linear, because the discharge current is approximately independent of the voltage variations of the capacitor C, so that the time during which the negative pulse is applied to the grid <I> g3 </I> of the tube <I > Tc </I> and during which the binary circuit operates as a multivibrator, is proportional to the number of pulses applied to the control grid of tube T.
In this way, the duration of instability of the binary circuit can be controlled in such a way that the number of pulses transmitted by the binary circuit during its operation as a multivibrator is equal to the number of pulses stored in the capacitor C. Thus, a series of pulses received at random, having an average frequency lower than the frequency of the binary stage operating in multivibrator, can be transformed into a series of pulses whose maximum frequency is equal to the frequency of the multivibrator.
The construction and operation of the circuit of FIG. 2 are similar to those of the circuit of FIG. 1, except that the binary stage is of the flip-flop type. The preamplifier T, the coupling capacitor <I> C3 </I> and the diode d2 are not shown in fig. 2.
The flip-flop circuit differs from the binary stage of fig. 1 in that there is only one stable state, for which the grid of the tube <I> TI </I> is at the potential of the cathode and the tube <I> TI </I> is conducted tor, the grid of the T2 tube being below the cut-off. When applying a positive pulse to the plate V2 of the tube <I> Tc, </I> the tube <I> T2 </I> becomes conductive and the grid of the tube <I> TI </I> is brought below the cut-off by the negative edge which is transmitted to it by the intermediary of the coupling capacitor C2.
Later, the grid potential of the tube <I> Tl </I> will approach again the cathode potential and the tube <I> TI </I> will thus become conductive by bringing the tube T2 back into the 'blocked state.
If, however, a lasting increase in potential is caused on the V2 plate of the <I> Tc tube, </I> the flip-11op stage becomes permanently unstable and oscillates like a multivibrator, as long as the increase in potential on the plate V2 of the Te persiste tube.
In this way, a swap of the states of the tubes of the 11ip-11op stage will occur for each single input pulse, and one pulse will be transmitted to line D connected to the input of a meter or meter. a frequency divider.
When several pulses arrive during the resolution time of the flip-flop stage, such pulses are stored in the capacitor C, so that the application of a negative potential to the gate <I> g3 </ I> of the <I> Tc </I> tube will be prolonged by the time necessary for the flip-flop stage to transmit to line D, while operating as a multivibrator, a number of pulses equal to the number of stored pulses in capacitor C.
The circuit shown in fig. 2 is particularly intended for use with an existing counter, the resolving power of which would not be sufficient to detect close pulses arriving at random.
The load resistor rg3 of the storage capacitor C could be connected to the cathode of the tube Tc instead of being connected to the positively polarized line VI; in this case, only the linearity of the discharge curve of the capacitor C would be altered.