<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à des générateurs d'oscillations électriques du genre dans lequel l'élément oscillateur est un dispositif semi-conducteur.
On a assisté ces dernières années au développement des dispositifs amplificateurs utilisant des matériaux semi-conducteurs connus sous le nom de triodes à cristal ou transistors, et il est évident qu'une triode à cris- tal peut être adaptée pour produire des oscillations du même ordre que les tubes thermioniques. En conséquence, des circuits d'oscillations à triodes à cristal ont déjà été proposés. Cependant, les propriétés des triodes à cristal sont différentes de celles des tubes thermioniques et les circuits d'oscillations doivent être convenablement réalisés pour donner des résul- tats satisfaisants.
Un des principaux objets de la présente invention est, en consé - quence, de fournir un générateur d'oscillations perfectionné comprenant une triode à cristal comme élément actif.
Puisque le gain et les impédances internes d'une triode à cristal dépendent des courants de fonctionnement, l'amplitude et les oscillations pro duites peuvent être variables, et, en conséquence, un autre objet de ' l'invention est de prévoir des mos pour stabiliser cette amplitude. Puis- que, pour le moment, on peut seulement obtenir des triodes à cristal qui soient fabriquées pour satisfaire à une gamme étendue en ce qui concerne les caractéristiques de travail, différents échantillons peuvent produire des résultats différents dans le même circuit d'oscillations. Un autre ob- jet de l'invention est donc de fournir des dispositifs au moyen desquels on puise obtenir des résultats pratiquement uniformes avec différents échan- tillons de triodes à cristal d'un type donné.
Le principal objet mentionné ci-dessus est réalisé, d'après la pré- sente invention, en prévoyant un générateur d'oscillations électriques com- prenant une triode à cristal comportant une électrode émettrice, une élec- trode collectrice et une électrode de base, des moyens pour polariser les électrodes émettrice..
et collectrice par rapport à l' électrode de base res- pectivement dans les directions de résistance faible et élevée des contacts correspondants, un dispositif pour déterminer la fréquence formant une con- nexion à contre-réaction entre les électrodes émettrice et collectrice, des moyens pour introduire une transformation d'impédance entre le dit dis- positif et le circuit des électrodes émettrice ou collectrice de la triode à cristal, et des moyens pour obtenir les oscillations produites venant du circuit de l'électrode collectrice de la dite trio de à cristal.
L'invention sera décrite en se référant aux aessins annexés, dans lesquels :
La Fig. 1 représente sous forme schématique un circuit de principe d'un générateur d'oscillations à triode à cristal, suivant la présente in- vention; ta Fig. 2 représente un circuit oscillateur et des moyens pour sta- bilisèr l'amplitude des oscillations de sortie;
La Fig. 3 représente une autre forme de circuit oscillateur et une variante pour stabiliser l'amplitude des oscillations ainsi que des moyens pour régler le circuit pour qu'il puisse convenir avec différents échantil- lons de triodes à cristal, et
La Fig. 4 représente une forme de circuit oscillateur, suivant la présente invention, c onvenable plus spécialement pour les fréquences rela- tivement basses, et pourvu de moyens facultatifs pour stabiliser l'amplitude
<Desc/Clms Page number 2>
des oscillations.
La Fig. 1 représente un circuit oscillateur de principe suivant la présente invention. Il comprend une triode à cristal 1, comprenant une électrode émettrice 2, une électrode collectrice 3, et une électrode de ba- se 4.
L'électrode émettrice se distingue de l'électrode de base par une pointe de flèche. La fréquence des oscillations est déterminée par un dis- positif résonateur convenable représenté, par exemple, par une inductance 5 et un condensateur 6 connectés en série entre les circuits de l'électrode collectrice et de l'électrode émettrice de la triode à cristal. On compren- dra qu'un dispositif résonateur électro-mécanique convenable tel qu'un cris- tal piézo-électrique (non représenté) pourrait être utilisé au lieu des élé- ments 5 et 6. Il est bien connu que le circuit aura une stabilité de fré- quence bien supérieure si un cristal piézo-électrique est utilisé au lieu d'un circuit résonnant comprenant une inductance et un condensateur.
Quel que soit le dispositif résonateur utilisé pour déterminer la fréquence, il devrait se comporter comme un circuit de résonance série, c'est-à-dire un circuit dont l'impédance est un minimum à la fréquence de résonance.
On suppose que la triode à cristal 1 utilise un semi-conducteur de type N, et ainsi l'électrode émettrice 2 est polarisée positivement par rapport à l'électrode de base qui est mise à la terre par une source de cou- rant 7 mise à la terre à travers une résistance 8 et à travers une partie d'une inductance 9 formant avec un condensateur 10 un circuit de charge ré- sonnant d'entrée qui devrait être accordé à la même fréquence que les élé- ments 5 et 6. Un grand condensateur de détournement 11 connecte le point de jonction des éléments 8 et 9 à la terre.
L'électrode collectrice 3 est polarisée négativement par rapport à l'électrode de base 4 par une source de courant continu 1,2 mise à la ter- re à travers une résistance 13 et à travers un circuit de charge résonnant parallèle de sortie comprenant une inductance 14 et un condensateur 15 qui devrait être accordé à la même fréquence que les éléments 5 et 6. Un grand condensateur de détournement 16 connecte la jonction des éléments 14 et 15 à la terre, Les oscillations produites sont obtenues à partir d'une paire de bornes 17,18 connectées à un enroulement de sortie 19 inductivement cou- plé à l'inductance 14. Suivant une variante, la sortie peut être prise à partir d'une borne 21 directement connectée à l'électrode collectrice, et à une borne 22 mise à la terre.
La résistance 13 n'es-c pas toujours nécessai- re, mais elle est prévue pour limiter le courant de l'électrode collectrice au cas où la résistance interne du circuit de l'électrode collectrice est insuffisante pour limiter le courant de l'électrode collectrice à une va- leur convenable.
Les éléments résonateurs 5, 6 sont représentés connectés entre l'ex- trémité supérieure de l'inductance 9 et une prise de l'inductance 14. Cette dernière connexion fournit une transformation d'abaissement de tension entre l'impédance relativement élevée du circuit de l'électrode collectrice et celle présentée par les éléments résonnants 5, 6 qui peut être plutôt faible à certaines fréquences. D'une façon similaire, l'électrode émettrice 2 est représentée connectée à la prise de l'inductance 9.
Cette connexion est particulièrement utile aux fréquences relativement basses (par exemple 5.000 Hz) quand les éléments 5,6 sont remplacés par un cristal piézo-électrique, parce que, alors l'impédance du circuit de l'électrode émettrice est faible comparée à celle présentée par le cristal piézo-électrique, et la connexion représentée, fournit une transformation élévatrice d'impédance entre le cir-
<Desc/Clms Page number 3>
cuit de l'électrode émettrice et le cristal piézo-électrique.
On comprendra, cependant, que bien que les transformations d'impé- dance soient représentées aux deux extrémités des éléments résonnants 5, 6 de façon à montrer les possibilités du circuit, en pratique, les deux trans- formations ne seront pas nécessaires ensemble. Ainsi, dans les circuits représentés dans les Figs. 2 et 3, qui vont être décrits ci-après, aucune transformation n'est nécessaire pour le circuit de l'électrode émettrice et, en conséquence, les éléments 9 et 10 ne sont pas nécessaires,et le con- densateur 6 (ou la borne correspondante d'un dispositif résonateur équiva- lent) sera connecté à l'électrode émettrice 2. D'une façon similaire, dans une variante représentée dans la Fig. 4, les éléments 9 et 10 subsistent et l'inductance 5 (ou le dispositif équivalent) est connectée directement à l'électrode collectrice 4.
Dans ce cas, les éléments 14, 15 sont utili- sés comme un circuit à bobine d'induction résonnant parallèle, en série avec la source 12, et la sortie peut être prise à partir des bornes 21 et 22, l'enroulement 19 n'étant pas nécessaire.
La forme du circuit de principe représenté dans la Fig. 2 comprend des moyens pour stabiliser l'amplitude des oscillations. 'L'amplitude des oscillations s'accroît avec l'augmentation du courant continu de l'électro- de émettrice et vice-versa et ceci donne une base convenable pour stabili- ser l'amplitude.
Dans la Fig. 2 (et aussi dans les Figs. 3 et 4 qui seront décrites par la suite), on a donné les mêmes désignations numériques aux éléments qui sont semblables à ceux de la Fig. 1), L'électrode émettrice 2 est con- nectée à la résistance 8 à travers une résistance additionnelle 23. Connec- tés en série à travers la source 7 se trouvent un thermistor 24 chauffé di- rectement (connecté à la terre), une inductance 25 et une résistance 26.
Un redresseur 27 connecte le point de jonction des éléments 25 et 26 avec le point de jonction des éléments 8 et 23, et il est dirigé de façon à être bloqué quand ce dernier point de jonction est à son potentiel le plus bas.
Un enroulement 28 couplé inductivement à l'inductance 14 est connecté à tra- vers le thermistor 24, un condensateur de blocage 29 étant compris dans la connexion. On suppose que le therm istor 24 est d'un type classique ayant un coefficient de température négatif de résistance. Les oscillations pro- duites sont appliquées par l'intermédiaire du condensateur 29 pour chauf- fer le thermistor 24, qui aura une résistance relativement élevée quand l'am- plitude des oscillations est faible. La résistance 26 est choisie de maniè- re à ce que le redresseur 27 soit bloqué dans cette condition, de sorte que le courant fourni par la source 7 à l'électrode émettrice à travers la ré- sistance 8 n'est pas affecté par le circuit shunt de* éléments 24, 25 et 26.
Quand l'amplitude des oscillations augmente, la résistance du thermis- tor 24 diminue jusqu'à ce que le redresseur 27 devienne.,non bloqué. Quand l'amplitude des oscillations augmente encore, une quantité accrue du courant de l'électrode émettrice est shuntée à travers le redresseur 27 et les élé- ments 24 et 2, jusqu'à ce que la réduction de gain de la triode à cristal qui provient de la réduction du courant de l' électrode émettrice arrête mo- mentanément toute augmentation supplémentaire en amplitude, et ce courant devient alors stabilis é. Toute tendance ultérieure pour l'amplitude à aug- menter ou à diminuer produira une diminution ou une augmentation correspon- dante dans la résistance du thermistor, qui, à son tour,
pro duit une modi- f ication du courant de l'électrode émettrice qui neutralise le changement en ce qui concerne l'amplitude.
L'inductance 25 est prévue sous la forme d'une bobine d'induction pour maintenir les oscillations hors du circuit d'alimentation à courant continu, et le condensateur 29 est prévu pour empêcher le courant continu
<Desc/Clms Page number 4>
d'être shunté à travers l'enroulement 28.
De façon à ce que le circuit fonctionne d'une façon satisfaisante, la résistance 26 devrait être beaucoup plus grande que la résistance 8.
Le redresseur 27 et la résistance 26 sontprévus pour empêcher le contrôle de la stabilisation de fonctionner jusqu'à ce que l'amplitude des oscillations ait atteint une certaine valeur minimum. Cette disposition est généralement nécessaire si la triode à cristal a un gain de courant fai- ble car autrement les oscillations ne peuvent jamais atteindre l'amplitude désirée.
Si la triode à cristal a un gain de courant élevé, cet inconvénient ne se pro duit pas, et les éléments 26 et 27 peuvent alors être omis, la borne supérieure de l'inductance 25 étant alors connectée directement au point de jonction des éléments 8 et 23.
La Fig. 3 représente un oscillateur avec un circuit de principe si- milaire à celui de la Fig. 2 mais avec une variante dans le dispositif de stabilisation, et avec des moyens pour régler le courant de l'électrode émettrice pour différents échantillons de triode à cristal, de manière à ce qu'une onde de sortie pratiquement sinusoïdale puisse toujours être ob- tenue.
Dans la fig. 3 l'élément qui détermine la fréquence est représen- té sous la forme d'un cristal piézo-électrique 30 qui prend la place des éléments 5, 6 représentés dans la Fig. 2, L'électrode émettrice est con- nectée à la terre à travers un potentiomètre 31 et une résistance 32 con- nectés en série; la résistance 8 et le cristal piézo-électrique 30 sont con- necté au contact mobile du potentiomètre, comme représenté.
Le thermistor 24 est connecté en série avec une résistance 33 et un commutateur 45 aux bornes de l'enroulement 28. De cette manière, le thermistor n'est pas associé au circuit d'alimentation en courant de l'élec- trode émettrice comme dans la Fig. 2. A travers l'enroulement 28 se trouve connecté un simple circuit redresseur pour mesurer le niveau des oscillations engendrées, comprenant un redresseur 35, une résistance 36, un compteur à courant continu 37 et un commutateur 38, tous connectés en série, et un con- densateur shunt 39.
Pendant le fonctionnement normal, le commutateur 34 est fermé et le commutateur 38 est ouvert, comme montré. Par cette disposition, l'impé- dance série du thermistor 24 et la résistance 33 sont effectivement connec- tées à travers le circuit résonnant 14, 15,mais transformées suivant le rap- port de transformation d'impédance des enroulements 19 e@ 28. Il est bien connu que la valeur de la résistance 33 peut être choisie en relation avec la caractéristique d'impédance du thermistor 24, de sorte que la tension à travers les deux éléments est presque indépendante du courant qui y circu- le sur une gamme relativement large de courants.
Ainsi, on verra que quand les oscillations de sortie ont atteint un niveau correspondant à l'extrémi- té inférieure de cette gamme de courants, la tension des oscillations de sortie à travers l'enroulement 14 ou 19 se maintiàndra ensuite pratiquement constante à l'aide du circuit thermistor, .toute augmentation supplémentaire de la puissance d'oscillations étant absorbée par le thermistor. Cet arran- gement stabilise, en conséquence, la tension de sortie des oscillations con- tre des variations dûes à toute cause, dans une certaine gamme de puissance des oscillations produites.
La fonction du potentiomètre 31 sera expliquée maintenant. Par sui- te des variations dans les caractéristiques qui peuvent se produire entre différents échantillons du même type de triode à cristal, des valeurs diffé-
<Desc/Clms Page number 5>
rentes de courant de polarisation de 1 électrode émettrice sont demandées pour obtenir une amplitude d'oscillation maximum sans produire une forme d'onde incorrecte. Les oscillations renvoyées à travers le cristal piézo- électrique 30 sont redressées par le contact de l'électrode émettrice et augmentent le courant de polarisation de l'électrode émettrice.
Si la ten- sion à contre réaction est trop grande, le courant de l'électrode collectri- ce est amené à la coupure pendant chaque période des oscillations, et les boucles positives de l'onde de sortie de l'électrode collectrice sont apla- ties. On verra que si le contact mobile du potentiomètre 31 est enlevé de l'électrode émettrice 2, le courant de l'électrode émettrice fourni à par- tir de la source 7 est réduit et, en même temps, la tension à contre réac- tion appliquée à l'électrode émettrice 2 est également réduite.
On a trou- vé que quand le contact mobile du potentiomètre 31 est enlevé de l'électro- de émettrice 2, la largeur de la partie plate des boucles positives de l'onde de sortie de l'électrode collectrice est réduite progressivement sans en même temps réduire l'amplitude de pointe, jusqu'à ce qu'une forme sensi- blement sinusoidale soit produite. En conséquence, de façon à régler le po- tentiomètre 31 pour tout échantillon donné de triode à cristal, 1, le com- mutateur 24 est ouvert pour déconnecter le circuit du thermistor, et le com- mutateur 38 est fermé pour connecter le compteur 37, qui alors donne une lecture qui est une mesure du niveau de sortie des oscillations produites.
En démarrant avec le contact mobile du potentiomètre 31 à l'extrémité de l'électrode émettrice, il est constamment enlevé de l'électrode émettrice.
D'abord, le compteur 37 n'indique aucun changement dans le niveau, mais quand le point correspondant à la forme d'onde sinusoïdale est atteint, la lectu- re du compteur commence à décroître. Le réglage nécessaire du potentiomè- tre 31.est le point auquel la lecture du compteur commence à décroître. Le commutateur 38 est alors de nouveau ouvert et le commutateur 34 est fermé pour reconnecter le circuit de stabilisation.
Il peut être utile de mentionner que dans le cas particulier d'un oscillateur construit d'après la Fig. 4, dans laquelle le piézo-cristal 30 était accordé à 250 kHZ, les sources 7 et 12 avaient des potentiels de 60V., et les résistances des éléments 8, 31 et 32 étaient de 56.000 ohms, 1. 000 ohms et 220 ohms respectivement. L'impédance de charge totale présentée au circuit de l'électrode collectrice était d'environ 8.000 ohms.
Il peut être indiqué que, en principe., les éléments 24 et 33 pour- raient être connectés directement à travers l'enroulement 14 ou 19, mais en pratique on trouve qu'ils chargeraient trop lourdementla sortie de l'oscilla- teur. En conséquence, il est préférable de les connecter à un enroulement séparé (28) qui peut être choisi de façon à ce que cet@@ difficulté soit évi- tée. Des considérations similaires se présentent dans la cas de la Fig. 2.
La Fig. 4 représente une forme simple du circuit de la Fig. 1, con- venable particulièrement pour les basses fréquences. De nouveau, l'élément de contrôle de la fréquence est représenté comme un cristal piézo-électrique 30 accordé dans ce cas à 5 kHz, par exemple, et le circuit comprend les é- léments 9, 10 et 11 de la Fig. 1. Le cristal piézo-électrique 30 est connec- té entre l'électrode collectrice 3 et l'extrémité supérieure de l'inductance 9 et le circuit parallèle résonnant formé par les éléments 14 et 15 est con- necté en série entre l'électrode collectrice 3 et le résistance 13. Il n'y a ainsi aucune transformation d'impédance entre le circuit de l'électrode collectrice et le cristal piézo-électrique 30. L'électrode émettrice est connectée à une prise sur la bobine 9.
Puisque le cristal à basse fréquen- ce 30 a plutôt une impédance élevée à la résonnance, une transformation d'adaptation d'impédance est prévue de cette façon entre l'impédance présen- tée par le circuit du cristal piézo-électrique 30 et l'impédance du circuit de l'électrode émettrice. La sortie des oscillations est prise à partir de
<Desc/Clms Page number 6>
la borne 21 connectée à l'électrode collectrice 3 et à la borne de terre 22.
La Fig. 4 comprend également des arrangements stabilisateurs d'am- plitude similaires à ceux représentés dans la Fig. 3, et comprenant les élé- ments 24 et 33, sans le commutateur 34, connectés à un enroulement 40 cou- plé inductivement à un enroulement 4 connecté entre les bornes 21 et 22.
Les éléments 24, 33, 40 et 41 peuvent évidemment être omis si la stabilisa- tion n'est pas nécessaire. On peut prévoir également, si on le désire, des dispositifs, pour régler la forme d'onde de sortie décrite dans la spé- cification en se référant à la fig. 3.
On a supposé, dans ce qui précède, que la triode à cristal utilise dans les exemples de réalisation représentés dans les Figs. 1 à 4 est du type où il est nécessaire que les électrodes collectrice et émettrice soient polarisées positivement et négativement, respectivement à l'électrode de base. Si le type opposé de triode: à cristal est utilisé, les sources 7 et 12, et le redresseur 27 (fig. 2) devraient être inversés. La triode à cristal n'est pas nécessairement du type dit "à pointe" représenté dans les figures, mais elle pourrait être du type à jonction.
Quel que soit le type utilisé, l'électrode émettrice devrait être polarisée dans la direc- tion de faible résistance ou direction de conduction, tandis que l'électro- de collectrice devrait être polarisée dans la direction de résistance éle- vée ou de non conduction du contact de l'électrode collectrice.
Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée aux dits exemples et qu'elle est susceptible de variantes et modi- fications sans sortir de son domaine.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to electric oscillations generators of the kind in which the oscillator element is a semiconductor device.
In recent years, there has been the development of amplifier devices using semiconductor materials known as crystal triodes or transistors, and it is obvious that a crystal triode can be adapted to produce oscillations of the same order. than thermionic tubes. Accordingly, crystal triode oscillation circuits have already been proposed. However, the properties of crystal triodes are different from those of thermionic tubes and the oscillation circuits must be suitably constructed to give satisfactory results.
One of the main objects of the present invention is therefore to provide an improved oscillation generator comprising a crystal triode as an active element.
Since the gain and internal impedances of a crystal triode depend on the operating currents, the amplitude and oscillations produced can be variable, and, therefore, another object of the invention is to provide mos for. stabilize this amplitude. Since, at the moment, one can only obtain crystal triodes which are manufactured to satisfy a wide range with regard to working characteristics, different samples may produce different results in the same oscillation circuit. It is therefore another object of the invention to provide devices by means of which one can obtain substantially uniform results with different samples of crystal triodes of a given type.
The main object mentioned above is achieved, according to the present invention, by providing an electric oscillation generator comprising a crystal triode having an emitting electrode, a collecting electrode and a base electrode, means for polarizing the emitting electrodes.
and collector with respect to the base electrode respectively in the directions of low and high resistance of the corresponding contacts, a device for determining the frequency forming a feedback connection between the emitter and collector electrodes, means for introducing an impedance transformation between said device and the circuit of the emitting or collecting electrodes of the crystal triode, and means for obtaining the oscillations produced coming from the circuit of the collecting electrode of said crystal triode.
The invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 shows in schematic form a basic circuit of a crystal triode oscillation generator according to the present invention; your Fig. 2 shows an oscillator circuit and means for stabilizing the amplitude of the output oscillations;
Fig. 3 shows another form of oscillator circuit and an alternative for stabilizing the amplitude of the oscillations as well as means for adjusting the circuit to suit different samples of crystal triodes, and
Fig. 4 shows a form of oscillator circuit, according to the present invention, suitable more especially for relatively low frequencies, and provided with optional means for stabilizing the amplitude.
<Desc / Clms Page number 2>
oscillations.
Fig. 1 represents a basic oscillator circuit according to the present invention. It comprises a crystal triode 1, comprising an emitting electrode 2, a collecting electrode 3, and a base electrode 4.
The emitter electrode is distinguished from the base electrode by an arrowhead. The frequency of the oscillations is determined by a suitable resonator device represented, for example, by an inductor 5 and a capacitor 6 connected in series between the circuits of the collecting electrode and the emitting electrode of the crystal triode. It will be understood that a suitable electro-mechanical resonator device such as a piezoelectric crystal (not shown) could be used in place of items 5 and 6. It is well known that the circuit will have stability. much higher frequency if a piezoelectric crystal is used instead of a resonant circuit comprising an inductor and a capacitor.
Whatever resonator device is used to determine the frequency, it should behave like a series resonance circuit, that is, a circuit whose impedance is a minimum at the resonant frequency.
It is assumed that the crystal triode 1 uses an N-type semiconductor, and thus the emitter electrode 2 is positively polarized with respect to the base electrode which is grounded by a current source 7 put. to earth through a resistor 8 and through a part of an inductor 9 forming with a capacitor 10 an input resonant load circuit which should be tuned to the same frequency as the elements 5 and 6. A large bypass capacitor 11 connects the junction point of elements 8 and 9 to earth.
The collector electrode 3 is negatively biased with respect to the base electrode 4 by a direct current source 1,2 earthed through a resistor 13 and through an output parallel resonant load circuit comprising a inductor 14 and a capacitor 15 which should be tuned to the same frequency as elements 5 and 6. A large bypass capacitor 16 connects the junction of elements 14 and 15 to earth, The oscillations produced are obtained from a pair of terminals 17,18 connected to an output winding 19 inductively coupled to the inductor 14. According to a variant, the output can be taken from a terminal 21 directly connected to the collecting electrode, and to a terminal 22 grounding.
Resistor 13 is not always necessary, but it is intended to limit the current of the collecting electrode in case the internal resistance of the circuit of the collecting electrode is insufficient to limit the current of the electrode. collector to a suitable value.
The resonator elements 5, 6 are shown connected between the upper end of the inductor 9 and a tap of the inductor 14. The latter connection provides a voltage drop transformation between the relatively high impedance of the circuit. the collecting electrode and that presented by the resonant elements 5, 6 which can be rather weak at certain frequencies. Similarly, the emitting electrode 2 is shown connected to the tap of the inductor 9.
This connection is particularly useful at relatively low frequencies (e.g. 5,000 Hz) when the 5,6 elements are replaced by a piezoelectric crystal, because, then the circuit impedance of the emitting electrode is low compared to that shown. by the piezoelectric crystal, and the connection shown, provides an upward transformation of impedance between the cir-
<Desc / Clms Page number 3>
fired from the emitting electrode and the piezoelectric crystal.
It will be understood, however, that although the impedance transformations are shown at both ends of the resonant elements 5, 6 so as to show the possibilities of the circuit, in practice the two transformations will not be necessary together. Thus, in the circuits shown in Figs. 2 and 3, which will be described hereinafter, no transformation is necessary for the circuit of the emitting electrode and, therefore, elements 9 and 10 are not necessary, and the capacitor 6 (or the corresponding terminal of an equivalent resonator device) will be connected to the emitting electrode 2. Similarly, in a variant shown in FIG. 4, the elements 9 and 10 remain and the inductor 5 (or the equivalent device) is connected directly to the collecting electrode 4.
In this case, elements 14, 15 are used as a parallel resonant induction coil circuit, in series with source 12, and the output can be taken from terminals 21 and 22, winding 19 n 'not being necessary.
The shape of the principle circuit shown in Fig. 2 comprises means for stabilizing the amplitude of the oscillations. The amplitude of the oscillations increases with increasing direct current of the emitting electrode and vice versa and this gives a suitable basis for stabilizing the amplitude.
In Fig. 2 (and also in Figs. 3 and 4 which will be described later), the same numerical designations have been given to the elements which are similar to those of Fig. 1), the emitting electrode 2 is connected to the resistor 8 through an additional resistor 23. Connected in series through the source 7 is a directly heated thermistor 24 (connected to earth), a inductor 25 and resistor 26.
A rectifier 27 connects the junction point of elements 25 and 26 with the junction point of elements 8 and 23, and is directed so as to be blocked when this last junction point is at its lowest potential.
A winding 28 inductively coupled to inductor 14 is connected through thermistor 24, with a blocking capacitor 29 included in the connection. Assume that thermistor 24 is of a conventional type having a negative temperature coefficient of resistance. The oscillations produced are applied through capacitor 29 to heat thermistor 24, which will have a relatively high resistance when the amplitude of the oscillations is low. The resistor 26 is chosen so that the rectifier 27 is blocked in this condition, so that the current supplied by the source 7 to the emitting electrode through the resistor 8 is not affected by the voltage. shunt circuit of * elements 24, 25 and 26.
As the amplitude of the oscillations increases, the resistance of thermistor 24 decreases until rectifier 27 becomes unblocked. As the amplitude of the oscillations increases further, an increased amount of the current from the emitter electrode is shunted through rectifier 27 and elements 24 and 2, until the reduction in gain of the crystal triode which resulting from the reduction in the current of the emitting electrode momentarily stops any further increase in amplitude, and this current then becomes stabilized. Any subsequent tendency for the amplitude to increase or decrease will produce a corresponding decrease or increase in the resistance of the thermistor, which in turn,
produces a change in the current of the emitting electrode which neutralizes the change in amplitude.
Inductor 25 is provided in the form of an induction coil to keep oscillations out of the DC power circuit, and capacitor 29 is provided to prevent direct current.
<Desc / Clms Page number 4>
to be shunted through winding 28.
In order for the circuit to work satisfactorily, resistor 26 should be much larger than resistor 8.
Rectifier 27 and resistor 26 are provided to prevent stabilization control from operating until the amplitude of the oscillations has reached a certain minimum value. This arrangement is generally necessary if the crystal triode has a low current gain because otherwise the oscillations can never reach the desired amplitude.
If the crystal triode has a high current gain, this disadvantage does not occur, and elements 26 and 27 can then be omitted, with the upper terminal of inductor 25 then connected directly to the junction point of elements 8. and 23.
Fig. 3 represents an oscillator with a circuit similar in principle to that of FIG. 2 but with a variation in the stabilization device, and with means for adjusting the current of the emitting electrode for different crystal triode samples, so that a practically sinusoidal output wave can always be obtained .
In fig. 3 the element which determines the frequency is shown in the form of a piezoelectric crystal 30 which takes the place of the elements 5, 6 shown in FIG. 2, The emitting electrode is connected to earth through a potentiometer 31 and a resistor 32 connected in series; resistor 8 and piezoelectric crystal 30 are connected to the moving contact of the potentiometer, as shown.
The thermistor 24 is connected in series with a resistor 33 and a switch 45 across the winding 28. In this way, the thermistor is not associated with the current supply circuit of the emitting electrode as in. Fig. 2. Through the winding 28 is connected a simple rectifier circuit for measuring the level of the generated oscillations, comprising a rectifier 35, a resistor 36, a direct current counter 37 and a switch 38, all connected in series, and a shunt capacitor 39.
During normal operation, switch 34 is closed and switch 38 is open, as shown. By this arrangement, the series impedance of the thermistor 24 and the resistor 33 are effectively connected through the resonant circuit 14, 15, but transformed according to the impedance transformation ratio of the windings 19 e @ 28. It is well known that the value of resistor 33 can be chosen in relation to the impedance characteristic of thermistor 24, so that the voltage across the two elements is almost independent of the current flowing therein over a relatively range. wide of currents.
Thus, it will be seen that when the output oscillations have reached a level corresponding to the lower end of this current range, the voltage of the output oscillations across winding 14 or 19 will then be held substantially constant at the same time. Using the thermistor circuit, any further increase in oscillating power being absorbed by the thermistor. This arrangement consequently stabilizes the output voltage of the oscillations against variations due to any cause, within a certain power range of the oscillations produced.
The function of potentiometer 31 will now be explained. As a result of the variations in characteristics which may occur between different samples of the same type of crystal triode, different values
<Desc / Clms Page number 5>
Polarization current rents of 1 emitter electrode are required to achieve maximum oscillation amplitude without producing an incorrect waveform. The oscillations returned through the piezoelectric crystal 30 are rectified by the contact of the emitter electrode and increase the polarization current of the emitter electrode.
If the feedback voltage is too large, the collector electrode current is cut off during each period of the oscillations, and the positive loops of the collector electrode output wave are flattened. ties. It will be seen that if the moving contact of the potentiometer 31 is removed from the emitting electrode 2, the current of the emitting electrode supplied from the source 7 is reduced and, at the same time, the voltage against feedback. applied to the emitting electrode 2 is also reduced.
It has been found that when the moving contact of the potentiometer 31 is removed from the emitting electrode 2, the width of the flat part of the positive loops of the output wave of the collecting electrode is gradually reduced without at the same time. time reduce the peak amplitude, until a substantially sinusoidal shape is produced. Accordingly, in order to set potentiometer 31 for any given crystal triode sample, 1, switch 24 is open to disconnect the thermistor circuit, and switch 38 is closed to connect counter 37. , which then gives a reading which is a measure of the output level of the oscillations produced.
By starting with the moving contact of the potentiometer 31 at the end of the emitting electrode, it is constantly removed from the emitting electrode.
First, counter 37 shows no change in level, but when the point corresponding to the sine waveform is reached, the counter reading begins to decrease. The necessary setting of potentiometer 31. Is the point at which the meter reading begins to decrease. Switch 38 is then opened again and switch 34 is closed to reconnect the stabilization circuit.
It may be useful to mention that in the particular case of an oscillator constructed according to Fig. 4, in which the piezo-crystal 30 was tuned to 250kHZ, the sources 7 and 12 had potentials of 60V., And the resistances of elements 8, 31 and 32 were 56,000 ohms, 1,000 ohms and 220 ohms respectively. . The total load impedance presented to the collector electrode circuit was approximately 8,000 ohms.
It can be stated that, in principle, elements 24 and 33 could be connected directly through winding 14 or 19, but in practice it is found that they would load too heavily on the output of the oscillator. Accordingly, it is preferable to connect them to a separate winding (28) which can be chosen so that this difficulty is avoided. Similar considerations arise in the case of FIG. 2.
Fig. 4 shows a simple form of the circuit of FIG. 1, particularly suitable for low frequencies. Again, the frequency control element is shown as a piezoelectric crystal 30 tuned in this case to 5 kHz, for example, and the circuit includes elements 9, 10 and 11 of FIG. 1. The piezoelectric crystal 30 is connected between the collecting electrode 3 and the upper end of the inductor 9 and the resonant parallel circuit formed by the elements 14 and 15 is connected in series between the electrode. collector 3 and resistor 13. There is thus no transformation of impedance between the circuit of the collector electrode and the piezoelectric crystal 30. The emitting electrode is connected to a tap on the coil 9.
Since the low frequency crystal 30 has rather a high resonant impedance, an impedance matching transformation is provided in this way between the impedance presented by the circuit of the piezoelectric crystal 30 and the impedance. transmitter electrode circuit impedance. The output of the oscillations is taken from
<Desc / Clms Page number 6>
terminal 21 connected to collector electrode 3 and to earth terminal 22.
Fig. 4 also includes amplitude stabilizing arrangements similar to those shown in FIG. 3, and comprising the elements 24 and 33, without the switch 34, connected to a winding 40 inductively coupled to a winding 4 connected between the terminals 21 and 22.
Items 24, 33, 40 and 41 can of course be omitted if stabilization is not required. Arrangements can also be provided, if desired, for adjusting the output waveform described in the specification with reference to FIG. 3.
It has been assumed, in the foregoing, that the crystal triode is used in the embodiments shown in Figs. 1 to 4 is of the type where it is necessary for the collector and emitter electrodes to be positively and negatively polarized, respectively at the base electrode. If the opposite type of triode: crystal is used, sources 7 and 12, and rectifier 27 (fig. 2) should be reversed. The crystal triode is not necessarily of the so-called "tip" type shown in the figures, but it could be of the junction type.
Regardless of the type used, the emitting electrode should be polarized in the direction of low resistance or conduction direction, while the collector electrode should be polarized in the direction of high resistance or non-conduction. contact of the collecting electrode.
Although the present invention has been described in relation to specific exemplary embodiments, it is clear that it is not limited to said examples and that it is susceptible of variants and modifications without going beyond its scope.