<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX GENERATEURS D'OSCILLATIONS
La présente invention est relative aux générateurs d'oscillations du type dans lequel la fréquence des oscillations engendrées est déterminée, au moins en partie, par un cristal piézoélectrique.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte aux oscillateurs dénommés "oscillateurs à cristal" dans lesquels la fréquence est stabilisée à un degré beaucoup plus grand que dans le cas des mêmes oscillateurs employés de la façon antérieurement connue.
L'un des buts de l'invention est de fournir un généra- teur d'oscillations à contrôle de cristal piézoéleftrique dans lequel sont prises des dispositions pour la stabilisation automa- tique des fréquences engendrées.
<Desc/Clms Page number 2>
Un autre but de l'invention est la cessation automatique de la production des oscillations si le cris- tal est retiré du circuit ou si le cristal devenait inac- tif pour une raison quelconque.
Un autre but est encore le maintien de la fré- quence des oscillations à une valeur réellement constante, malgré les variations de potentiel de la. source d'énergie alimentant l'anode du tube oscillateur.
Un but différent est encore la constitution d'u- ne réaction inverse qui introduit un élément de compensa- tion pour toute tendance de l'oscillateur à s'écarter d'une fréquence prédéterminée.
Aux dessins joints le tube électronique 1 est représenté comme une tétrode, mais une triode, une pento- de, ou tout autre type convenable de tube électronique à éléments multiples peuvent lui être substitués, en faisant tels changements dans les circuits électriques qui seront évidents pour un homme de l'art.
La cathode 13 du tube 1 est figurée comme étant à chauffage indirect, recevant son énergie d'une source fi- gurée par la batterie 2, mais qui peut être n'importe quel- le autre source convenable d'énergie. On doit admettre qu'une cathode à chauffage direct, par exemple du type à filament, peut être employée conformément à l'invention sans que le caractère de celle-ci en soit altéré. L'alimentation de l'anode du tube 1 est faite par une source à potentiel élevé représentée par la batterie 3, mais qui peut égale- ment être toute autre source convenable, selon les règles de l'art.
L'anode 14 du tube 1 reçoit son alimentation d'énergie à travers une bobine de choc 4 et une inductance 5. La grille écran 15 du tube 1 reçoit également son énergie
<Desc/Clms Page number 3>
de la batterie 3, à travers une résistance 6 abaissant la tension.
La grille-écran est convenablement shuntée à la terre par le con- densateur 7.
La grille de commande 16 du tube 1 est garantie de la saturation due à l'accumulation des charges électriques par l'ad- jonction d'une résistance de fuite 9 qui relie directement cette grille à la cathode du tube 1.
L'un des éléments créant les oscillations du montage consiste en un circuit résonant formé de l'inductance 5 et des capacités 10 et 11, ces dernières étant connectées en série l'une par rapport à l'autre et en parallèle par rapport à l'inductance 5. La grille de commande 16 du tube 1 est couplée par l'intermé- diaire d'une capacité 8 au point commun à la bobine de choc 4 et à l'inductance 5, et l'autre extrémité de l'inductance 5 est re- liée directement à l'anode 14 du tube 1. Par suite de ces liaisons, on remarquera que la grille de commande et l'anode du tube oscil- lateur sont reliés respectivement aux extrémités opposées du cir- cuit résonant 5,10, 11.
Bans les circuits décrits jusqu'à présent, il ne pour- rait pas y avoir d'oscillations puisque la tension appliquée à la grille pour une variation du potentiel de l'anode serait en phase .avec la variation de potentiel de l'anode elle-même. Ceci établit que le dispositif n'a aucune tendance à osciller à aucune fréquen- ce, nonobstant la présence du circuit résonant 5, 10, 11.
A l'effet de créer des oscillations, un cristal piézo- électrique 12, qui peut être de quartz ou de tout autre type con- venable est connecté entre la cathode du tube 1 et le point milieu des 2 capacités 10 et 11.
Si la fréquence propre du circuit résonant formé par l'inductance 5 et les capacités 10 et 11 avoisine l'une des fré- quences de résonance du cristal piézoélectrique 12, le système engendrera des oscillations et celles-ci se produiront à la fré-
<Desc/Clms Page number 4>
quence pour laquelle le cristal piézoélectrique 12 offre la plus petite impédance série. Dans ces conditions, le cristal se présente au circuit sous l'aspect d'une résis- tance pure, qui est relativement faible en comparaison de l'impédance que forment les papacitances effectivement en shunt avec le cristal piézoélectrique.
On remarquera que la résistance effective du cristal 12 est située de telle sorte dans les circuits connectés au tube 1, qu'elle est commune à la fois au cir- cuit de grille et au circuit d'anode de l'oscillateur.
Cette interposition du cristal en tant que résistance ré- alise l'introduction d'une réaction inverse, comme il est connu des hommes de l'artetréalise une compensation qui s'oppose à toute tendance, pour la fréquence des oscilla- tions produites, à s'écarter de la fréquence désirée,c'est à dire, de la fréquence qui correspond au cristal piézo- électrique 12.
On remarquera que si le cristal 12 est retiré du circuit soit matériellement, soit électriquement, com- me par exemple s'il devenait inactif, le circuit retombe dans la situation préalablement décrite comme existante avant l'insertion du cristal. Ceci produit le résultat que toute mise hors circuit intentionnelle ou accidentel- le du cristal piézoélectrique fait cesser immédiatement la production des oscillations pour les raisons indiquées plus haut. Ce résultat particulier est très désirable dans beaucoup de circonstances. Dans beaucoup de dispositifs connus antérieurement et employant des cristaux piézo- électriques, les éléments restants du circuit continuent à fonctionner et à produire des oscillations, même lorsque le cristal est enlevé ou fait défaut à sa fonction.
Cepen- dant de telles oscillations, produites sans être contrô-
<Desc/Clms Page number 5>
lées par le cristal piézoélectrique, n'auront pas la stabilité de fréquence qui est souvent de la plus haute importance.
Si, d'un autre côté, le cristal 12 venait à être court- circuité, les capacités 10 et 11 auraient alors des potentiels de phases opposés par rapport à la terre, le potentiel de l'anode apparaissant sur le condensateur 11 et celui de la grille sur le condensateur 10. Il en résulte que la résistance effective du cristal 12 à sa fréquence de résonance peut tomber à une très faible valeur sans que cela puisse entraîner des conséquences fâ- cheuses pour le fonctionnement de l'oscillateur.
Des modifications diverses du circuit qui a été décrit peuvent être aisément conçues par les hommes de l'art et peuvent être réalisées sans altérer le caractère de l'invention. Par exem- ple, la bobine de choc 4 peut être remplacée par une résistance non inductive convenable. De même, la connexion de la bobine de self 4 ou de la résistance qui la remplacerait, peut être faite à un point intermédiaire de l'inductance 5, de façon à assurer un démarrage plus satisfaisant ou telle autre caractéristique re- cherchée dans le circuit, comme il est bien connu des hommes de l'art.
Les avantages et les usages possibles de l'invention, autres que ceux ci-dessus mentionnés, apparaîtront aux hommes de l'art.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENT FOR OSCILLATION GENERATORS
The present invention relates to oscillations generators of the type in which the frequency of the oscillations generated is determined, at least in part, by a piezoelectric crystal.
More particularly, the invention relates to oscillators called "crystal oscillators" in which the frequency is stabilized to a much greater degree than in the case of the same oscillators employed in the previously known manner.
One of the objects of the invention is to provide a piezoelectric crystal controlled oscillation generator in which arrangements are made for the automatic stabilization of the frequencies generated.
<Desc / Clms Page number 2>
Another object of the invention is the automatic cessation of the generation of oscillations if the crystal is removed from the circuit or if the crystal becomes inactive for any reason.
Yet another object is to maintain the frequency of the oscillations at a truly constant value, despite variations in the potential of the. energy source feeding the anode of the oscillator tube.
A different object is still the constitution of a reverse reaction which introduces an element of compensation for any tendency of the oscillator to deviate from a predetermined frequency.
In the accompanying drawings the electron tube 1 is shown as a tetrode, but a triode, pentode, or any other suitable type of multi-element electron tube may be substituted for it, making such changes in the electrical circuits as will be evident for a man of the art.
Cathode 13 of tube 1 is shown to be indirectly heated, receiving its energy from a source provided by battery 2, but which may be any other suitable source of energy. It must be recognized that a directly heated cathode, for example of the filament type, can be employed in accordance with the invention without its character being altered thereby. The anode of tube 1 is supplied by a high potential source represented by battery 3, but which can also be any other suitable source, according to the rules of the art.
The anode 14 of the tube 1 receives its energy supply through a shock coil 4 and an inductor 5. The screen grid 15 of the tube 1 also receives its energy.
<Desc / Clms Page number 3>
of the battery 3, through a resistor 6 lowering the voltage.
The screen grid is suitably shunted to earth by capacitor 7.
The control grid 16 of tube 1 is guaranteed from saturation due to the accumulation of electric charges by the addition of a leakage resistor 9 which directly connects this grid to the cathode of tube 1.
One of the elements creating the oscillations of the assembly consists of a resonant circuit formed by inductance 5 and capacitors 10 and 11, the latter being connected in series with respect to each other and in parallel with respect to the inductance 5. The control grid 16 of the tube 1 is coupled via a capacitor 8 to the point common to the shock coil 4 and to the inductor 5, and the other end of the inductor 5 is connected directly to the anode 14 of tube 1. As a result of these connections, it will be noted that the control grid and the anode of the oscillator tube are respectively connected to the opposite ends of the resonant circuit 5, 10, 11.
In the circuits described so far, there could be no oscillations since the voltage applied to the gate for a variation in the potential of the anode would be in phase with the variation in potential of the anode it. -even. This establishes that the device has no tendency to oscillate at any frequency, notwithstanding the presence of the resonant circuit 5, 10, 11.
In order to create oscillations, a piezoelectric crystal 12, which can be quartz or any other suitable type, is connected between the cathode of tube 1 and the midpoint of 2 capacitors 10 and 11.
If the natural frequency of the resonant circuit formed by inductor 5 and capacitors 10 and 11 approaches one of the resonance frequencies of piezoelectric crystal 12, the system will generate oscillations and these will occur at the frequency.
<Desc / Clms Page number 4>
frequency for which the piezoelectric crystal 12 offers the smallest series impedance. Under these conditions, the crystal appears to the circuit under the aspect of a pure resistance, which is relatively low in comparison with the impedance formed by the papacitances actually in shunt with the piezoelectric crystal.
Note that the effective resistance of crystal 12 is located in the circuits connected to tube 1 in such a way that it is common to both the gate circuit and the anode circuit of the oscillator.
This interposition of the crystal as a resistance achieves the introduction of an inverse reaction, as is known to those skilled in the art, and achieves a compensation which opposes any tendency, for the frequency of the oscillations produced, to deviate from the desired frequency, that is, from the frequency that corresponds to the piezoelectric crystal 12.
It will be noted that if the crystal 12 is removed from the circuit either materially or electrically, as for example if it became inactive, the circuit falls back into the situation previously described as existing before the insertion of the crystal. This produces the result that any intentional or accidental switching off of the piezoelectric crystal immediately ceases the production of oscillations for the reasons indicated above. This particular result is very desirable in many circumstances. In many devices previously known and employing piezoelectric crystals, the remaining elements of the circuit continue to function and produce oscillations, even when the crystal is removed or fails to function.
However, such oscillations, produced without being controlled
<Desc / Clms Page number 5>
caused by the piezoelectric crystal, will not have the frequency stability which is often of the utmost importance.
If, on the other hand, crystal 12 were to be short-circuited, capacitors 10 and 11 would then have opposite phase potentials with respect to earth, with the potential of the anode appearing on capacitor 11 and that of the gate on the capacitor 10. As a result, the effective resistance of the crystal 12 at its resonant frequency can drop to a very low value without this having any adverse consequences for the operation of the oscillator.
Various modifications of the circuit which has been described can be readily devised by those skilled in the art and can be made without altering the character of the invention. For example, the shock coil 4 can be replaced by a suitable non-inductive resistor. Likewise, the connection of the choke coil 4 or of the resistor which would replace it, can be made at an intermediate point of the inductance 5, so as to ensure a more satisfactory starting or some other characteristic sought in the circuit. , as is well known to those skilled in the art.
The advantages and possible uses of the invention, other than those mentioned above, will be apparent to those skilled in the art.