Procédé de génération d'impulsions électriques. La présente invention est relative à un procédé et un dispositif pour la génération d'impulsions électriques périodiques de durée nettement définie pouvant servir pour des buts d'étalonnage, de cadencement et d'au tres fonctions de commande.
L'invention est considérée comme parti culièrement indiquée lorsqu'une synchronisa tion extrêmement précise est nécessaire, comme, par exemple, dans un appareil d'iden tification d'avions où de courts intervalles de temps indicatifs de la distance sont obser vés sur l'écran d'un tube à faisceau catho dique.
Le procédé suivant l'invention est earac- térisé en ce qu'on applique à la grille de commande d'un élément d'un multivibrateur, momentanément, non conducteur, une impul sion positive suffisante pour rendre ledit élé ment conducteur et couper l'autre élément, en ce qu'on applique la même impulsion à la.
grille de commande de l'autre élément du- dit multivibrateur avec une amplitude dimi nuée, en ce qu'on continue de superposer les dites impulsions réduites à la tension de grille croissante de l'autre élément jusqu'à ce que le dernier devienne conducteur et coupe le premier élément et en ce qu'on continue d'ap pliquer des impulsions normales<B>à</B> la grille de commande dudit premier élément pour répéter le cycle.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé par un circuit multi- vibrateur comprenant. deux éléments à dé charge disposés pour être alternativement conducteurs et ayant deux états de fonc tionnement distincts, dont chacun correspond à. une période de conductivité d'un élément et de coupure simultanée de l'autre élément, et par un circuit de synchronisation agencé pour produire des impulsions uniformément espacées pour déclencher alternativement le dit multivibrateur de manière à l'amener auxdits états de fonctionnement différents.
Un tel dispositif générateur peut fournir des impulsions de largeur constante, les flancs avant et arrière des impulsions étant définis avec une grande précision.
Ce dispositif peut encore être conçu pour fournir une énergie pulsée périodique, les im pulsions successives étant pratiquement de la même durée pour des fréquences différentes.
De plus, @on peut s'arranger pour que ledit dispositif engendre des impulsions dont la. durée peut être commandée à volonté.
L'invention sera mieux comprise à la lec ture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui représenté, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 représente symboliquement sous forme de rectangles une forme préférée de l'invention.
Les fig. la à 1" indiquent les modifica- tions subies par les ondes en traversant les différents éléments du montage de la fig. 1.
La fig. 2 représente schématiquement et d'une manière plus détaillée certains des élé ments du montage de la fig. 1.
La fig. 3 représente, schématiquement et également sous une forme assez détaillée, d'autres éléments du dispositif de la fig. 1.
Les fig. 4a à 40 représentent graphique ment certaines conditions de circuits qui se produisent au cours du fonctionnement nor mal de l'appareil de la. fig. 3.
Dans une forme d'exécution préférée du dispositif selon l'invention, on prévoit l'uti lisation d'lui maître-oscillateur à stabilité relativement élevée et dont la source primaire d'énergie de commande produit une onde de forme générale sinusoïdale. La périodicité de ladite onde est reliée par un facteur simple à la largeur ou durée désirée des impulsions obtenues à la sortie de l'appareil.
Ladite onde sinusoïdale peut être utilisée d'une ma nière connue pour produire une série d'im pulsions de synchronisation extrêmement courtes dont la période est égale à la largeur des impulsions désirée, ou en relation simple avec ladite largeur. Les impulsions de syn chronisation ainsi obtenues sont ensuite appli quées à un montage multivibrateur pour produire des impulsions ayant la forme et la durée recherchées, c'est-à-dire des impulsions de durée égale à la période de synchroni sation, ou en relation simple avec ladite pé riode, ladite relation dépendant des réglages du montage.
L'énergie de sortie peut être ensuite conformée convenablement pour l'utilisation désirée, quelle qu'elle soit.
On .considérera tout d'abord plus spéci fiquement la fig. 1 qui représente symbolique ment, sous forme de rectangles, les différentes parties d'une réalisation préférée. Sous la forme représentée, le maître-oscillateur est un oscillateur à -cristal 10 qui produit une onde sinusoïdale recherchée.
Ladite onde est en suite convenablement conformée dans lui élément inverseur 11, en vue de son applica tion à nu redresseur des deux alternances 12, de manière qu'on obtienne une tension de sortie redressée symétrique.
Etant donné que la partie la plus exactement définie de l'énergie de sortie du redresseur 12 est le point de rebroussement où l'onde a une ten sion nulle, lesdits points de rebroussement sont accentués en appliquant l'énergie de sortie .du redresseur 12 à deux circuits diffé- rentiateurs successifs 13 et 14, ce qui permet d'obtenir, suivant .des principes .connus, une série d'impulsions alternativement positives et négatives extrêmement pointues.
Etant donné qu'il est désirable de n'utiliser que l'un desdits jeux .d'impulsions pour la syn chronisation, l'énergie de sortie du différen- tiateur 14 est appliquée à un écrêteur ou limiteur d'amplitude 15, de manière qu'on obtienne une série d'impulsions de synchroni sation de polarité unique.
Lesdites impulsions de synchronisation, comme indiqué ci-dessus, sont ensuite appli quées à un montage multivibrateur 16. Etant donné qu'il est préférable que les impulsions appliquées à l'entrée du multivibrateur 16 soient positives et de grandeur contrôlable, des réseaux convenables 17 et 18 comportant respectivement un inverseur de phase et un montage cathodyne peuvent être incorporés dans le circuit entre le filtre passe-bande limiteur d'amplitude 15 et le multivibrateur 16.
L'énergie de sortie du multivibrateur 16 peut être conformée, .déphasée et amplifiée d'une manière appropriée à l'utilisation dé sirée, dans les réseaux respectifs 19, 20 et 21.
Pour considérer d'une manière plus dé taillée les différents éléments compris dans le montage de la fig. 1, on examine la fig. 2, sur laquelle on constate que l'oscillateur 10 comporte un cristal de quartz 22 et une pen- tode T1, dont le circuit de sortie .comporte une certaine résistance R2.
Etant donné que la stabilité de l'ensemble du système dépend, comme on peut le constater, dans une large mesure, de la stabilité inhérente à l'étage du maître-oscillateur 10, on considère comme préférable de prendre certaines mesures pour assurer la stabilité nécessaire.
A cet effet, la, résistance R2 peut être insérée dans le cir cuit de sortie du tube T1, de sorte que si des variations d'impédance quelconques ve naient. â se produire dans le tube<B>7'</B>l par suite des conditions de fonctionnement, les dites variations seraient négligeables par rap port à l'impédance totale y compris celle ajoutée par la résistance R2.
En raison (le la méthode de génération d'impulsions suivant la forme préférée repré sentée, l'impulsion (le synchronisation obtenue à. la sortie du limiteur 15 a une fréquence double de celle du rnaître-oscillateur. Comme il apparaîtra ultérieurement, il résulte d'une telle relation que, pour qu'on obtienne à la sortie du multivibrateur 16 la largeur mini mum désirée des impulsions, il faut que la période du maître-oscillateur soit égale au double de -la durée desdites impulsions de lar geur minimum.
On peut exprimer cette rela tion entre la période T" du maître-oscillateur el: la durée minimum désirée des impulsions 1w par: To=2tu, et, étant donné que la relation entre une pé riode<I>t</I> et la fréquence correspondante<I>f</I> est:
EMI0003.0008
oti 'i
EMI0003.0011
où F" est la fréquence du maître-oscillateur. Ainsi, pour citer un exemple, s'il est néces saire pour une certaine utilisation, d'obtenir à la sortie du multivibrateur 16 des impul sions d'une largeur de 5 microsecondes, la fréquence fondamentale de l'oscillateur doit être nécessairement
EMI0003.0016
Comme indiqué ci-dessus dans la discussion relative à la fi-. 1, on utilise un circuit inver seur 11 pour produire deux ondes sinusoï dales symétriques,
en vue de leur application au redresseur des deux alternances 12. Sous la forme représentée, l'inverseur 11 comporte un tube amplificateur T2, dont le circuit de sortie comprend une résistance de charge R7. Il est à noter que l'énergie de sortie est recueil lie directement aux bornes des circuits de la cathode et de l'anode du tube T2 et que, par conséquent, l'équilibre par rapport à la terre peut être réglé à l'aide d'une résistance va riable R5, insérée dans le circuit entre la ca thode et la terre. En ajustant la résistance de cathode R5 de manière qu'elle ait une valeur égale à la résistance de charge R7, il se produit une amplification nulle dans le tube T2 et l'on peut obtenir un équilibre opti mum.
Sous la forme représentée, la. résistance de charge R7 applique directement l'énergie d'entrée au redresseur des deux alternances. Ledit redresseur peut consister en une double diode T3, alimentée symétriquement aux bornes d'une résistance R8 en parallèle avec la résistance R7 et. le circuit de cathode peut être relié, à travers une résistance R9, sensi blement au point milieu de la résistance d'en trée R8.
Comme indiqué ci-dessus sous une forme générale, on considère qu'il est préférable, pour augmenter la précision de la synchroni sation des impulsions apparaissant à la. sortie du différentiateur 14, que ladite svnchroniKa- tion soit, déterminée uniquement par l'instant auquel l'onde sinusoïdale provenant de l'oscil lateur 10 passe par l'axe de zéro, c'est-à-dire par les points de rebroussement. 23 de l'onde redressée (voir fi-. 1 ). Etant donné que la.
cadence des points de rebroussement est, indé pendante des variations de tension (lesdits points correspondant à la tension zéro), on peut obtenir un degré plus élevé de synchro nisation des impulsions ou de stabilité de la fréquence, en utilisant ladite partie de l'onde redressée. Toutefois, pour obtenir une stabilité maximum des impulsions, il est nécessaire que l'acuité des points de rebroussement de l'onde soit maintenue. Cette dernière condition exige que la discrimination à haute fréquence et la distorsion auxdits points soient maintenues minima., c'est-à-dire que les circuits soient sen sibles aussi uniformément que possible à une bande de fréquences relativement large.
A cet effet., le potentiomètre R8 est monté comme représenté, et la résistance R9 est choisie de faible valeur, de manière à réduire au mini mum l'effet de shunt du couplage d'entrée avec l'étage suivant (le différentiateur 13).
Les deux circuits différentiateurs 13 et 14 sont de forme connue, analogues dans leurs grandes lignes, et comportent les tubes ampli ficateurs T4 et T5 dont les circuits de cou plage constituent les réseaux différentiateurs.
Lesdits circuits de couplage peuvent être du type simple résistance-capacité et, sous la forme représentée, ils comportent le conden sateur C11 et la résistance R14 pour le diffé- rentiateur 13 et le condensateur C14 et la résistance R18 pour le différentiateur 14. Les modifications subies par l'onde, lorsque l'éner gie provenant du redresseur 12 traverse suc cessivement les différentiateurs 13 et 14 sont indiquées graphiquement sur les fig. 1d et le.
On peut constater en examinant lesdites figures que l'énergie de sortie du différentia- teur 14, telle qu'elle apparaît aux bornes de la résistance R18, consiste en une série d'im pulsions extrêmement courtes successivement positives et négatives.
Etant donné que la forme représentée du multivibrateur 16 exige, pour son fonctionne ment, :des impulsions de synchronisation posi tives, l'énergie de sortie du différentiateur 14 est limitée, immédiatement après, en traver sant un écrêteur 15, de manière qu'on obtienne une série d'impulsions de synchroni sation de polarité unique. Sous la forme repré sentée, ledit écréteur 15 consiste en un ampli ficateur de la classe C utilisant un tube T6.
Comme il est bien connu, dans cette forme d'amplificateur, des variations dans le sens négatif de la tension d'entrée au-delà de la valeur de coupure du courant de plaque, ne peuvent être reproduites dans le circuit de plaque d'où il résulte un effet limitateur. Le fonctionnement ,du tube T6 implique une in version de phase. En conséquence, le résultat de l'élimination des impulsions négatives à la s sortie du différentiateur 14 est de produire une série d'impulsions négatives à la sortie du limiteur 15.
Le passage de ladite énergie à travers un autre tube à vide est donc néces- saire, afin :d'inverser la phase des impulsions et de produire les impulsions positives desti nées au multivibrateur 16. Sous la forme re présentée, ce dernier étage est -un simple am plificateur de la classe A, T7. Or, étant donné que l'énergie d'entrée à cet étage est relative ment élevée, le tube T7 peut être en outre utilisé pour la conformation des impulsions, c'est-à-dire polir limiter la grandeur des im pulsions de sortie grâce à la saturation dans le tube T7.
Les impulsions résultantes obte nues à la sortie dudit étage sont, de cette ma nière, d'une polarité convenable pour la syn chronisation, mais présentent l'inconvénient d'être obtenues à partir d'une impédance rela tivement élevée, telle qu'elle est présentée par le circuit de plaque du tube T7.
Pour que lesdites impulsions synchroni sées puissent être appliquées au montage multivibrateur avec une faible impédance, on peut employer un type connu de montage ca- thodyne 18 qui, sous la forme représentée, consiste en un tube T8, dans le circuit de ca thode duquel les impulsions à faible impé dance sont recueillies aux bornes de la résis tance R28. Le montage cathodyne peut en outre remplir des fonctions supplémentaires si l'énergie pulsée appliquée à son entrée vient à être trop grande pour une synchronisation convenable du multivibrateur.
Dans ces con ditions, et en raison de l'abaissement d'impé dance entre le circuit d'entrée et le circuit de sortie, la. tension peut être réduite avec un minimum .de distorsion. Le tube T8 peut rem plir encore une antre fonction si l'énergie d'entrée est de valeur indfiment élevée, fonc tion qui réside en ce que, du fait de la satu ration de la plaque et du passage d'un cou rant de grille, il peut se produire une limi tation d'amplitude et une nouvelle conforma tion.
Il est clair, d'après la description précé dente :du montage, que l'énergie de sortie du- dit étage, telle qu'elle est obtenue dans la charge désignée par la. référence générale P, est une série d'impulsions de synchronisation régulièrement espacées, de courte durée et dont la fréquence de récurrence est égale à la fréquence :du maître-9scillateur 10.
Le multivibrateur utilisé peut être consi déré comme de type dissymétrique, c'est-à-dire que les circuits à constante de temps de la cellule d'entrée ne sont pas identiques à ceux utilisés dans les cellules intermédiaires et de sortie. L'un desdits circuits à constante de temps est utilisé pour commander la largeur des impulsions de sortie et l'autre pour déter miner la fréquence de récurrence des impul sions dont la largeur est commandée par le premier, comme il apparaîtra. clairement phis loin.
Sur la fig. 3, le multivibrateur 10 est représenté sous la forme d'une double triode T9, comportant fine section triode indiquée par la référence générale I, l'autre section triode étant indiquée par II. Une résistance 30, un condensateur 31 et une autre résis tance 3\?, entre<B>le</B> circuit de sortie de la sec tion II chi tube et la terre, sont insérés dans le circuit à constante de temps qui, comme on le verra, détermine la largeur des impulsions désirées et une résistance 33, des condensateurs. 34 et 35 et une autre résistance 36,
entre le circuit de sortie de la section I du tube et, la terre, sont insérés dans le circuit. à constante de ternps qui, comme on. le constatera plus loin, détermine la fréquence de récurrence des im pulsions dérivées du multivibrateur.
Le fonctionnement. du multivibrateur sera mieux compris à l'examen des différentes courbes représentées sur la fig. 4. Sur ladite figure, la courbe a représente la série d'im pulsions de synchronisation recueillies à la sortie dit montage cathodt-ne 18, comme repré senté d'une manière générale sur les fig. ? et 3 par le dispositif Pi; la courbe 1) représente la tension instantanée apparaissant sur la grille de la section I du tube; la courbe c représente le courant de plaque de let section I dit tube;
la courbe d représente la tension instantanée apparaissant sur la grille de la section II du tube et la courbe e représente le courant de sortie de la. section II du tube. Ces cinq courbes ont été tracées en fonction dit temps et, pour faciliter la compréhension, les abscisses de toutes les courbes correspondent aux mêmes instants. On supposera tout d'abord qu'on se trouve à l'instant auquel une impulsion de synchro nisation positive 37 est appliquée à la grille de la section I du tube.
Ladite impulsion a une amplitude suffisante pour rendre conduc trice ladite section I du tube, ce qui entraîne l'amplification de ladite impulsion et, en même temps, l'inversion de sa phase, de sorte que 1.'on obtient,, en fait, une impulsion négative amplifiée. Ladite tension fortement négative est appliquée instantanément à. la grille de la section II du tube et polarise ladite grille au-dessous de la tension de coupure dit cou rant de plaque, ce qui rend non conductrice ladite section II du tube.
Cet effet est. repré senté sur la courbe d de la fig. 4 par une large élongation 38 de la tension de la grille de la section II du tube au-dessous de la. va leur de coupure du courant de plaque et l'affaissement. résultant du courant de sortie dans ladite section du tube jusqu'à zéro est indiqué star la courbe e par le flanc 39 qui s'abaisse jusqu'à l'annulation du courant.
Cependant que la section I du tube con tinue à être parcourue par un courant de grande intensité, une duite de tension rela tivement importante persiste dans la. résis tance 36. En raison des valeurs des condensa teurs 31 et 35 et de la résistance 33, une ten sion commence à s'établir aux bornes de la résistance 33, de sorte que la tension sur la. vrille de la, section II du tube augmente jus qu'à. une valeur approchant, celle de coupure du courant de plaque. Sur la fig. 4, ladite. a.ugmenta.tion de la tension de --cille vers la.
valeur de coupure est représentée par la. par tie 40 de la courbe de la<U>fi-.</U> 4\'. D'autre part, cependant que la tension de grille de la sec tion II du tube s'élève ainsi vers la valeur de coupure, les impulsions de synchronisation continuent à être appliquées à la tension ap paraissant aux bornes de la résistance 33. Les impulsions de synchronisation étant ainsi appliquées aux bornes de la résistance 33, elles sont nécessairement de grandeur réduite en raison dit fait. qu'elles ont eu à traverser cer taines impédances de circuit représentées par les condensateurs 31. et 34 et. différents par- cours de résistances de fuite.
C'est pourquoi, sur la courbe (Z, lesdites impulsions ont été représentées d'une grandeur réduite. Toute fois, les impulsions de synchronisation attei gnant la grille de la section II du tube sont positives en raison du fait qu'elles ont atteint ce point directement et non en traversant un dispositif à tube à vide. En conséquence, elles sont représentées superposées dans le sens positif à la partie 40 de la courbe.
D'autre part, la grandeur des impulsions de synchronisation, lorsqu'elles sont superpo sées à la tension qui s'établit aux bornes de la résistance 33 (comme représente par la partie 40 de la courbe), est insuffisante, au début, pour amener la tension sur la grille de la sec tion II du tube à une valeur supérieure à celle correspondant à la coupure du courant de plaque. Mais, lorsque ladite tension de grille augmente, il arrive un moment où la superposition d'une impulsion de synchronisa tion sur -Lino tension établie aux bornes de la résistance 33 est assez grande pour appliquer un potentiel supérieur au potentiel de cou pure sur la grille de la section II du tube.
Dans l'exemple représenté, cet instant a lieu lors de l'apparition de la troisième impulsion de synchronisation, la grille de la section II du tube ayant été auparavant polarisée au- dessous de la tension de coupure, comme il est clair d'après la fig. 411.
La section II du tube ayant ainsi été ren due conductrice, l'impulsion de synchronisa tion appliquée, laquelle dans le cas envisagé est celle indiquée en 41, peut être largement amplifiée par ladite section II du tube. Cette énergie de sortie peut ensuite être instantané ment appliquée à la grille de la section<B>I</B> du tube, sous la forme d'une impulsion fortement négative.
La grandeur de ladite tension néga tive appliquée aux bornes de la grille de la section I du tube peut ainsi être assez élevée pour rendre non conductrice ladite section I du tube, comme indiqué par le brusque affais sement de la tension de la- grille de la section I du tube (voir partie 42 de la courbe b de la fig. 4).
Après avoir été ainsi rendue con- ductrice, 1a section II du tube reste dans cet état jusqu'à ce que la tension fortement néga tive sur la gorille de la section I du tube aug mente dans le sens positif jusqu'à la valeur de coupure. Il est évident que le taux de cette augmentation est déterminé par la constante de temps particulière du circuit définie par la résistance 30, la capacité 31 et la résistance 32.
Par ailleurs, en raison du fait que les im pulsions de synchronisation sont appliquées de manière continue à la, grille de la section I du tube avec leur amplitude totale 1, ladite section I du tube peut être rendue prématuré ment conductrice, en raison de la superposi tion d'impulsions d'amplitude t1 à la tension négative positivement croissante aux bornes de la résistance 30. Ce phénomène est représenté sur la fig. 4'' comme se produisant avec l'im pulsion de synchronisation succédant immé diatement à l'impulsion 41 qui a provoqué la polarisation largement au-dessous de la ten sion de coupure de la grille de la section I du tube. Lorsque ladite section I du tube devient.
à nouveau conductrice, la. grille de la section II est immédiatement polarisée au-delà de la tension de coupure et le cû,- cle de fonctionne ment décrit ci-dessus recommence.
Il est à noter que, sous la forme repré sentée, l'énergie de sortie du multivibrateur est recueillie sur la ligne 44 aux bornes de la résistance 36; autrement dit, ladite énergie de sortie est recueillie sur la section I du tube. I1 résulte de la discussion ci-dessus du fonc tionnement du multivibrateur que ladite éner gie de sortie a la forme représentée sur la fig. 4 , c'est-à-dire qu'elle est caractérisée par des impulsions de durée relativement longue, séparées par de courts intervalles.
Si l'on d6si- rait obtenir des impulsions courtes séparées par des intervalles relativement longs, l'éner gie de sortie devrait être recueillie aux bornes du circuit de plaque de la section II du tube, c'est-à-dire en connectant la ligne 44 aux bornes de la résistance 32 et non aux bornes de la résistance 36 comme représenté. L'éner gie de sortie du multivibrateur se présenterait alors sous la forme de l'onde représentée sur la fig. 4", comme on le comprendra. aisément.
Lu supposant que l'énergie de sortie du multivibrateur soit recueillie aux bornes de sortie de la résistance 32, de manière qu'on obtienne une série d'impulsions de durée rela tivement courte régulièrement espacées, on peut voir aisément de quelle manière la pé riode des impulsions peut être modifiée, tout. en maintenant constante la durée desdites im pulsions. Cet agrandissement de l'intervalle des impulsions peut être obtenu, par exemple, par une augmentation de la valeur de la ré sistance 33, aux bornes de laquelle s'établit la tension appliquée à la grille de la section II du tube.
Une telle augmentation de la valeur de la résistance 33 a pour effet de modifier l'inclinaison de la partie 40 de la courbe 4d, de manière qu'elle corresponde, par exemple, à la ligne 45. D'autre part, lorsque les impulsions de synchronisation sont super posées à ladite partie modifiée 45 de la courbe, il est clair que la troisième impulsion de syn chronisation suivant l'instant où la tension sur la grille de la. section II du tube est ame née au-dessous de la valeur de coupure du courant de plaque est, lorsqu'elle est superpo sée à la partie 45 de la. courbe, de grandeur insuffisante pour rendre conductrice ladite section II du tube.
Mais, sous la forme repré sentée, l'impulsion immédiatement suivante, c'est-à-dire la quatrième, est de grandeur suffisante pour rendre conductrice la sec tion II du tube et, par suite, rendre instan tanément non conductrice la section I dudit tube, comme on le comprendra aisément. Le fonctionnement est ensuite du même type que celui décrit ci-dessus, en ce qui concerne les courbes en trait plein 4b jusqu'à 4e.<B><I>Ce</I></B> fonc tionnement de variante est représenté, à titre d'exemple, en traits séparés par deux points, de manière à pouvoir être distingué des autres courbes en trait plein.
Il est clair, d'après la discussion ci-dessus, qu'une variation appropriée de la grandeur de 1.'un quelconque des paramètres affectant la tension qui s'établit. aux bornes de la résis tance 33 peut avoir pour effet de modifier la fréquence des impulsions de sortie.
Il y a. lieu de noter, en outre, dans cet ordre d'idées, que la largeur des impulsions obtenues à la sortië du multivibrateur peut ètre maintenue exacte ment constante, si on le désire, queue que soit la variation de la période. Uette caractéris tique découle du fait que le circuit à constante de temps commandant la largeur des impul sions de sortie peut toujours être maintenu sensiblement identique, de sorte que la largeur des impulsions peut toujours être déterminée par deux impulsions de synchronisation espa cées d'un intervalle de temps exactement iden tique.
D'une manière analogue, la largeur des impulsions de sortie peut également être com mandée de manière à correspondre à un mul tiple .désiré quelconque de la fréquence 2 h'o des impulsions de synchronisation. A cet effet, on peut taire varier la capacité 31, ce qui se traduit par une augmentation du temps nécessaire à l'établissement de la tension de polarisation appliquée sur la grille de la sec tion I du tube, lorsque la section II dudit tube est conductrice.
Ledit temps peut être aug menté assez pour obtenir l'effet suivant: l'im pulsion de synchronisation qui suit immédiate ment celle rendant non conductrice la section I du tube, même superposée à la tension qui, entre temps, s'est établie aux bornes de la résistance 30, est insuffisante pour rendre con ductrice la. section I. Dans ces conditions, c'est la seconde impulsion suivante, ou même une autre impulsion ultérieure, qui rend con ductrice ladite section I du tube. Par consé quent, il est évident que la largeur des impul sions peut être rendue égale à tout multiple entier de la fréquence des impulsions de syn chronisation.
Une variante de la méthode de commande, soit de la fréquence des impulsions de synchro nisation, soit de la largeur des impulsions de sortie provenant du multivibrateur, peut con sister à commander la grandeur des impul sions de synchronisation appliquées à, la grille de. la section. I du tube. Une telle commande peut être réalisée à l'aide du montage catho- dyne 18, comme on le comprendra aisément, et peut, par exemple, prendre la forme d'un curseur se déplaqant sur la résistance d'entrée R27 du tube T8.
Si ladite commande suffit à réduire la grandeur des impulsions de syn chronisation appliquées dans une mesure assez importante, la section I du tube peut ne pas devenir conductrice après un intervalle de temps égal à la, période comprise entre les im pulsions de synchronisation, et ne le devenir qu'après l'application d'tune ou plusieurs im pulsions de synchronisation sur ladite grille.
Pour faciliter la compréhension du fonc tionnement du multivibrateur, les courbes de la fig.4 ont été fortement exagérées, en ce que les impulsions présentes à la sortie du multivibrateur ont été représentées trop grandes par rapport aux intervalles qui les séparent. En pratique, on considère que des intervalles plus grands peuvent être utilisés par tin simple choix convenable des constantes de circuits et des grandeurs du courant tra versant le montage multivibrateur.
Par exem ple, dans une réalisation pratique de l'inven tion, on a pu obtenir des fréquences pour les impulsions allant de 500 à 6000 périodes par seconde, la largeur des impulsions étant main tenue constante sur toute cette gamme. Il est à noter qu'un tel résultat. a été obtenu en uti lisant un cristal de quartz oscillant à 200 kilo- périodes par seconde.
Bien que la forme d'onde du courant de sortie du multivibrateur ait été représentée à la fig. 4 comme très régulière, c'est-à-dire qu'un courant nul y figure pendant un cer tain temps et. est suivi d'un maximum cons tant; il va de soi qu'une telle régularité ne se produit pas dans la pratique. En conséquence, pour obtenir une énergie de sortie dont la forme d'onde se rapproche davantage d'une forme idéale rectangulaire, i1 y a lieu d'utili ser des éléments conformateurs d'onde appro priés.
Sous la forme représentée, l'énergie de sor tie du multivibrateur est appliquée à l'étage conformateur 19, au moyen d'un couplage capacitaire 46. En considérant la fig. 3, on constate que ledit conformateur 19 consiste en un tube amplificateur ordinaire T10. Le circuit d'entrée du tube T10 comporte des organes de polarisation réglables 47, au moyen desquels ledit tube peut être polarisé, de pré férence au-delà de la tension de coupure du courant de plaque.
De cette manière, ledit tube agit comme tin limiteur d'amplitude et élimine tout bruit de circuit ou phénomène transitoire se produisant à proximité de la base des ondes rectangulaires produites par le multivibra- teur. Le tube T10 a de préférence une carac téristique à forte pente, de sorte qu'on peut obtenir une conformation améliorée en raison des effets de saturation limitant le sommet des ondes rectangulaires à une valeur sensi blement uniforme.
Sorts la forme représentée, ,les organes de polarisation réglables 47 comportent une résistance fixe 48 reliée au curseur du poten tiomètre 49, lequel est lui-même relié aux bornes de la source de polarisation (non représentée). Il est à noter que le condensa teur de couplage 46, la résistance 48 et le potentiomètre 49 font partie du circuit à constante de temps qui, dans le cas envisagé, commande le plus long des deux intervalles de récurrence déterminés par le fonctionne ment du multivibrateur. Si l'on envisage un ajustement de la tension de polarisation du tube T10, on considère qu'il est préférable que ledit ajustement soit effectué avec un minimum de variation de l'impédance totale des éléments 46, 48 et 49.
En conséquence, la résistance 48 est de préférence d'une grande valeur par rapport. à l'impédance du ; potentiomètre 49: Comme représenté, l'énergie de sortie de l'étage conformateur 19 est recueillie sur le circuit d'anode du tube T10.
De cette manière, il se produit une in- i version de phase :de l'onde rectangulaire ré sultante et, pour obtenir des formes d'ondes positives, on peut utiliser un inverseur de phase 20 analogue à l'inverseur de phase 17. Comme dans le cas de l'inverseur de phase i 1.7, l'inverseur de phase 20 peut consister en un tube amplificateur ordinaire T11 couplé capacitivement avec la sortie du tube T10. A cet étage, on peut observer qu'une confor mation ultérieure des ondes rectangulaires petit être effectuée en tirant avantage chi fait que l'onde d'entrée est négative.
En fai sant fonctionner le tube T11 à taie polari sation pratiquement nulle et en appliquant des valeurs relativement grandes de tension d'entrée, un écrêtage des maxima négatifs peut avoir lieu à la tension de coupure et les bases et les sommets des ondes rectan gulaires positives résultantes sont déterminés par l'effet d'écrêtage.
Pour que les ondes rectangulaires puis- si:nt être appliquées à un usage quelconque désiré avec une impédance relativement fai ble, on peut utiliser un montage cathodyne 21 analogue à 18. Ledit montage cathodyne 21 peut consister en un tube amplificateur classique Z'12 couplé par .capacité avec le tube T11 et une énergie de sortie pour une charge désirée P2 peut être obtenue sans in version de phase aux bornes de la résistance 50 commune aux circuits d'entrée et de sor tie du tube T12, comme on le comprendra aisément.
Un grand nombre d'applications utiles du dispositif décrit ci-dessus peuvent être envi sagées. Lesdites applications peuvent com prendre le blocage de récepteurs, l'interrup tion < l'ondes, des circuits à retardement diffé rentiels et analogues. Une application parti culière est décrite brièvement ci-dessous.
Comme indiqué au début de la présente description, le procédé est prévu pour être utiliser particulièrement dans le domaine des appareils déterminateurs de position d'obsta cles et en. particulier d'avions. Dans ce type d'appareils, un émetteur à impulsions est uti lisé périodiquement pour rayonner de l'éner gie pulsée.
Pour chaque impulsion émise, à condition qu'un objet réflecteur se trouve à portée de l'appareil, on peut détecter une réflexion de ladite impulsion à un instant ultérieur à l'instant d'émission, l'intervalle entre les deux instants étant proportionnel à la distance entre l'émetteur et l'objet réflé chissant. L'appareillage récepteur comporte des organes pour la détection des impulsions réfléchies et un appareil indicateur, de pré férence un tube à faisceau cathodique, coin- portant au inoinS (leur SZStèmes de eomnlande du faisceau électronique.
L'un desdits sys tèmes de commande peut être un système classique de déviation auquel on peut appli quer des tensions de balayage synchronisées avec la fréquence des impulsions émises. L'autre système de commande peut être un autre système de déviation auquel on peut appliquer l'énergie des signaux reçus et dé tectés.
L'énergie caractérisant les impulsions de synchronisation qui rendent non conductrice la section I du tube et simultanément con ductrice la section II dudit tube peut être également employée pour synchroniser ou exciter l'impulsion émise, de sorte que l'éner gie pulsée n'est émise qu'auxdits instants particuliers. Un tel signal de synchronisation pourrait être obtenu, par exemple, en émet tant l'énergie de sortie de l'une des sections du tube (I ou II) à travers un circuit diffé rentiateur, d'où il résulterait des impulsions abruptes alternativement positives et. néga tives.
Ladite énergie pourrait être ensuite écrêtée de manière à ne garder que celle des séries d'impulsions correspondant aux ins tants indiqués plus haut en vue de leur appli cation à l'émetteur.
Concurremment à l'utilisation de l'énergie de sortie du multivibrateur, qui vient d'être indiquée, les périodes de non-conductivité de la section I du tube (c'est-à-dire les inter valles les plus courts) pourraient être utili sées pour définir avec précision une échelle clés distances sur l'écran du tube indicateur à faisceau cathodique.
A cet effet, l'énergie de balayage proportionnelle à la variation de tension représentée par la courbe 51 en trait plein de la fig. .1", telle qu'elle est obtenue, par exemple par la. connexion d'une impé dance élevée aux bornes d'entrée de la sec tion I du tube, est amplifiée, polarisée d'une manière convenable, puis appliquée au pre mier système de déviation mentionné :du tube à faisceau cathodique. De cette manière, il est clair que le faisceau cathodique pourrait balayer périodiquement l'écran du tube indi eateur et que la longueur du balayage sur l'écran constituerait une indication précise de l'intervalle de temps correspondant à l'inter valle de non-conductibilité de la section I du tube.
En conséquence, si des réflexions d'im pulsions émises sont détectées pendant l'inter valle de temps au .cours duquel la section I du tube est non conductrice, on observe sur l'écran une indication en forme d'aiguille transversale à l'échelle de balayage des dis tances ou des intervalles de temps; la posi tion latérale de cette indication en forme d'ai guille par rapport à l'extrémité de l'échelle des distances peut être indicatrice de la dis tance de l'objet réflecteur, comme on le com prendra aisément.
Dans le cas où l'objet réflecteur est rela tivement éloigné, il se peut que l'intervalle entre des impulsions de synchronisation suc cessives ne laisse pas un temps suffisant pour que les impulsions émises atteignent l'objet, soient réfléchies, puis détectées par l'appa- reillage récepteur.
Dans ce cas, la trace de la déviation transversale en forme d'aiguille représentant l'objet réfléchissant apparaît à l'une des extrémités de l'échelle des distances et Lin ajustement est nécessaire avant que la distance de l'objet puisse être correctement déterminée. Un tel ajustement peut être réalisé très simplement en effectuant l'un quelconque des réglages indiqués pour faire varier la période de non-conductibilité de la section I du tube.
Un expédient simple con sisterait à augmenter la constante de temps du circuit définie par les éléments 30, 31 et 32, de telle manière que la période -de non- conductibilité ,de la section I du tube, au lieu d'être simplement la période entre les impulsions de synchronisation, corresponde à 2, 3, 4, ete. desdites impulsions de synchro nisation, comme on le comprendra aisément.
De cette manière, il est possible d'augmenter effectivement la portée de l'appareil détec teur d'obstacles à volonté, tout en conservant toujours une échelle des distances étalonnées avec précision sur l'écran du tube à faisceau cathodique, grâce à la grande précision de la source :de synchronisation stable, l'oscillateur à cristal 10.
Method for generating electrical pulses. The present invention relates to a method and a device for the generation of periodic electrical pulses of clearly defined duration which can be used for purposes of calibration, timing and other control functions.
The invention is considered to be particularly indicated when extremely precise synchronization is required, as, for example, in an aircraft identification apparatus where short time intervals indicative of distance are observed on the plane. screen of a cathode ray tube.
The method according to the invention is activated by applying to the control grid of an element of a multivibrator, momentarily, non-conductive, a positive pulse sufficient to make said element conductive and cut the power. another element, in that we apply the same impetus to the.
control gate of the other element of said multivibrator with a reduced amplitude, in that the said reduced pulses are continued to be superimposed on the increasing gate voltage of the other element until the last becomes conductive and cutting off the first element and continuing to apply normal pulses <B> to </B> the control gate of said first element to repeat the cycle.
The device for implementing this method is characterized by a multi-vibrator circuit comprising. two discharge elements arranged to be alternately conductors and having two distinct operating states, each of which corresponds to. a period of conductivity of one element and of simultaneous cut-off of the other element, and by a synchronization circuit arranged to produce uniformly spaced pulses to alternately trigger said multivibrator so as to bring it to said different operating states.
Such a generator device can supply pulses of constant width, the front and rear edges of the pulses being defined with great precision.
This device can also be designed to supply periodic pulsed energy, the successive pulses being of practically the same duration for different frequencies.
In addition, @on can arrange for said device to generate pulses whose. duration can be ordered at will.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the attached drawing which represents, by way of example, an embodiment of a device for implementing the method according to invention.
Fig. 1 symbolically represents in the form of rectangles a preferred form of the invention.
Figs. 1a to 1 "indicate the modifications undergone by the waves when passing through the different elements of the assembly of fig. 1.
Fig. 2 shows schematically and in more detail some of the elements of the assembly of FIG. 1.
Fig. 3 shows, schematically and also in fairly detailed form, other elements of the device of FIG. 1.
Figs. 4a to 40 graphically illustrate certain circuit conditions which occur during normal operation of the apparatus. fig. 3.
In a preferred embodiment of the device according to the invention, provision is made for the use of a relatively high stability master oscillator, the primary source of control energy for which produces a wave of generally sinusoidal shape. The periodicity of said wave is related by a simple factor to the desired width or duration of the pulses obtained at the output of the device.
Said sine wave can be used in a known manner to produce a series of extremely short sync pulses whose period is equal to the desired pulse width, or in simple relation to said width. The synchronization pulses thus obtained are then applied to a multivibrator assembly to produce pulses having the desired shape and duration, that is to say pulses of duration equal to the synchronization period, or in simple relation with said period, said relationship depending on the settings of the assembly.
The output energy can then be shaped appropriately for whatever use is desired.
We will first of all consider more specifically FIG. 1 which symbolically represents, in the form of rectangles, the different parts of a preferred embodiment. As shown, the master oscillator is a crystal oscillator 10 which produces a desired sine wave.
Said wave is then suitably shaped in its inverter element 11, with a view to its application to a rectifier of the two halfwaves 12, so that a symmetrical rectified output voltage is obtained.
Since the most precisely defined part of the output energy of rectifier 12 is the kink point where the wave has zero voltage, said kink points are emphasized by applying the output energy of rectifier 12. with two successive differentiating circuits 13 and 14, which makes it possible to obtain, according to known principles, a series of extremely sharp alternately positive and negative pulses.
Since it is desirable to use only one of said sets of pulses for synchronization, the output power of the differentiator 14 is applied to an amplitude limiter or limiter 15, in such a manner. that we obtain a series of synchronization pulses of single polarity.
Said synchronization pulses, as indicated above, are then applied to a multivibrator assembly 16. Since it is preferable that the pulses applied to the input of the multivibrator 16 are positive and of controllable magnitude, suitable networks 17 and 18 comprising respectively a phase inverter and a cathodyne assembly can be incorporated in the circuit between the amplitude limiting band-pass filter 15 and the multivibrator 16.
The output energy of the multivibrator 16 may be shaped, phase-shifted and amplified in a manner appropriate to the desired use, in the respective networks 19, 20 and 21.
To consider in a more detailed way the various elements included in the assembly of fig. 1, we examine FIG. 2, in which it can be seen that oscillator 10 comprises a quartz crystal 22 and a tilting device T1, the output circuit of which comprises a certain resistance R2.
Since the stability of the whole system depends, as can be seen, to a large extent on the stability inherent in the stage of the master oscillator 10, it is considered preferable to take certain measures to ensure the stability. necessary.
For this purpose, resistor R2 can be inserted into the output circuit of tube T1, so that if any variations in impedance occur. â occur in the tube <B> 7 '</B> l as a result of the operating conditions, said variations would be negligible compared to the total impedance including that added by resistance R2.
Due to the method of generating pulses in the preferred form shown, the pulse (synchronization obtained at the output of limiter 15 has a frequency double that of the master-oscillator. As will appear later, it follows of such a relationship that, so that the desired minimum width of the pulses is obtained at the output of the multivibrator 16, the period of the master oscillator must be equal to double the duration of said pulses of minimum width.
We can express this relation between the period T "of the master-oscillator el: the minimum desired duration of the pulses 1w by: To = 2tu, and, given that the relation between a period <I> t </I> and the corresponding frequency <I> f </I> is:
EMI0003.0008
oti 'i
EMI0003.0011
where F "is the frequency of the master oscillator. Thus, to cite an example, if it is necessary for a certain use, to obtain at the output of the multivibrator 16 pulses with a width of 5 microseconds, the fundamental frequency of the oscillator must necessarily be
EMI0003.0016
As noted above in the discussion of fi-. 1, an inverter circuit 11 is used to produce two symmetrical sine waves,
with a view to their application to the rectifier of the two halfwaves 12. In the form shown, the inverter 11 comprises an amplifier tube T2, the output circuit of which comprises a load resistor R7. It should be noted that the output energy is collected binds directly to the terminals of the cathode and anode circuits of the T2 tube and that, therefore, the balance with respect to earth can be adjusted using a variable resistor R5, inserted in the circuit between the electrode and the earth. By adjusting the cathode resistance R5 so that it has a value equal to the load resistance R7, zero amplification occurs in tube T2 and an optimum balance can be obtained.
In the form shown, the. load resistor R7 directly applies the input energy to the rectifier of the two halfwaves. Said rectifier may consist of a double diode T3, fed symmetrically across a resistor R8 in parallel with resistor R7 and. the cathode circuit can be connected, through a resistor R9, sensi ably to the midpoint of the input resistor R8.
As indicated above in general form, it is considered preferable, in order to increase the precision of the synchronization of the pulses occurring at the. output of the differentiator 14, whether said synchronization is, determined only by the instant at which the sine wave from the oscillator 10 passes through the zero axis, that is to say through the cusps . 23 of the rectified wave (see fig. 1). Since the.
cusp rate is independent of voltage variations (said points corresponding to zero voltage), a higher degree of pulse synchronization or frequency stability can be obtained by using said part of the wave straightened. However, to obtain maximum stability of the pulses, it is necessary that the sharpness of the wave cusps be maintained. The latter condition requires that the high frequency discrimination and the distortion at said points be kept to a minimum, ie that the circuits be sensitive as uniformly as possible over a relatively wide frequency band.
To this end, the potentiometer R8 is mounted as shown, and the resistor R9 is chosen to be low, so as to reduce to a minimum the shunt effect of the input coupling with the next stage (the differentiator 13). .
The two differentiator circuits 13 and 14 are of known shape, similar in their broad outline, and comprise the amplifier tubes T4 and T5, the side circuits of which constitute the differentiator networks.
Said coupling circuits may be of the simple resistance-capacitor type and, in the form shown, they comprise the capacitor C11 and the resistor R14 for the differentiator 13 and the capacitor C14 and the resistor R18 for the differentiator 14. The modifications undergone by the wave, when the energy coming from the rectifier 12 passes successively through the differentiators 13 and 14 are shown graphically in FIGS. 1d and the.
It can be seen by examining said figures that the output energy of the differentiator 14, as it appears at the terminals of resistor R18, consists of a series of extremely short pulses successively positive and negative.
Since the illustrated form of the multivibrator 16 requires, for its operation,: positive synchronization pulses, the output energy of the differentiator 14 is limited, immediately thereafter, by passing through a limiter 15, so that obtains a series of synchronization pulses of single polarity. In the form shown, said limiter 15 consists of a class C amplifier using a T6 tube.
As is well known, in this form of amplifier, variations in the negative direction of the input voltage beyond the cut-off value of the plate current, cannot be reproduced in the plate circuit hence this results in a limiting effect. The operation of the T6 tube involves a phase change. Accordingly, the result of removing negative pulses at the output of differentiator 14 is to produce a series of negative pulses at the output of limiter 15.
Passage of said energy through another vacuum tube is therefore necessary, in order to: reverse the phase of the pulses and produce the positive pulses intended for the multivibrator 16. In the form shown, this last stage is - a simple class A amplifier, T7. Now, given that the input energy at this stage is relatively high, the tube T7 can also be used for shaping the pulses, that is to say polishing to limit the size of the output pulses thanks to to saturation in the T7 tube.
The resulting pulses obtained at the output of said stage are, in this way, of a polarity suitable for synchronization, but have the disadvantage of being obtained from a relatively high impedance, such as is presented by the T7 tube plate circuit.
In order that said synchronized pulses can be applied to the multivibrator assembly with a low impedance, it is possible to employ a known type of cathodyne assembly 18 which, in the form shown, consists of a T8 tube, in the cathode circuit of which the Low impedance pulses are collected across resistor R28. The cathodyne assembly can furthermore fulfill additional functions if the pulsed energy applied to its input becomes too great for a suitable synchronization of the multivibrator.
Under these conditions, and due to the lowering of impedance between the input circuit and the output circuit, the. voltage can be reduced with minimal distortion. The T8 tube can fulfill yet another function if the input energy is of unduly high value, a function which resides in that, due to the saturation of the plate and the passage of a grid current , amplitude limitation and new conforma tion may occur.
It is clear from the preceding description of the assembly, that the output energy of said stage, as obtained in the load designated by the. general reference P, is a series of regularly spaced synchronization pulses of short duration, the recurrence frequency of which is equal to the frequency: of the master-9scillator 10.
The multivibrator used can be considered to be of the asymmetrical type, that is to say that the time constant circuits of the input cell are not identical to those used in the intermediate and output cells. One of said time constant circuits is used to control the width of the output pulses and the other to determine the repetition frequency of the pulses the width of which is controlled by the first, as will appear. clearly phis far.
In fig. 3, the multivibrator 10 is represented in the form of a double triode T9, comprising a thin triode section indicated by the general reference I, the other triode section being indicated by II. A resistor 30, a capacitor 31 and another resistor 3 \?, Between <B> the </B> output circuit of section II chi-tube and the earth, are inserted in the time constant circuit which, as will be seen, determines the width of the desired pulses and a resistor 33, capacitors. 34 and 35 and another resistance 36,
between the output circuit of section I of the tube and, the earth, are inserted in the circuit. at constant ternps which, like one. will see it later, determines the frequency of recurrence of the impulses derived from the multivibrator.
The operation. of the multivibrator will be better understood by examining the different curves shown in fig. 4. In said figure, curve a represents the series of synchronization pulses collected at the output of said cathode assembly 18, as represented generally in FIGS. ? and 3 by the device Pi; curve 1) represents the instantaneous voltage appearing on the grid of section I of the tube; curve c represents the plate current of the section I said tube;
curve d represents the instantaneous voltage appearing on the grid of section II of the tube and curve e represents the output current of the. section II of the tube. These five curves were plotted as a function of said time and, to facilitate understanding, the abscissas of all the curves correspond to the same times. It will first of all be assumed that one is at the instant at which a positive synchronization pulse 37 is applied to the grid of section I of the tube.
Said pulse has a sufficient amplitude to make said section I of the tube conductive, which causes the amplification of said pulse and, at the same time, the inversion of its phase, so that 1.'one obtains, in fact , an amplified negative impulse. Said strongly negative voltage is instantly applied to. the grid of section II of the tube and polarizes said grid below the cut-off voltage of said plate current, which renders said section II of the tube non-conductive.
This effect is. represented on the curve d in fig. 4 by a wide elongation 38 of the grid tension of section II of the tube below the. goes their plate power cut and sag. resulting from the output current in said section of the tube down to zero is indicated star the curve e by the flank 39 which drops until the current is canceled.
However, the section I of the tube continues to be traversed by a current of great intensity, a relatively large voltage drop persists in the. resistor 36. Due to the values of capacitors 31 and 35 and resistor 33, a voltage begins to build up across resistor 33, so that the voltage on. twist of the, section II of the tube increases to. an approaching value, that of cutting the plate current. In fig. 4, said. increased tension from --cille to.
cut-off value is represented by the. part 40 of the curve of the <U> fi-. </U> 4 \ '. On the other hand, while the gate voltage of section II of the tube thus rises towards the cut-off value, the synchronization pulses continue to be applied to the voltage appearing at the terminals of resistor 33. The pulses synchronization being thus applied to the terminals of resistor 33, they are necessarily of reduced size due to said fact. that they had to pass through certain circuit impedances represented by the capacitors 31. and 34 and. different paths of leakage resistances.
This is why, on the curve (Z, said pulses have been represented of a reduced magnitude. However, the synchronization pulses reaching the grid of section II of the tube are positive due to the fact that they have reached this point directly and not through a vacuum tube device, therefore they are shown superimposed in the positive direction at part 40 of the curve.
On the other hand, the magnitude of the synchronization pulses, when they are superposed on the voltage which is established at the terminals of the resistor 33 (as represented by part 40 of the curve), is insufficient, at the beginning, for bring the voltage on the grid of section II of the tube to a value greater than that corresponding to the interruption of the plate current. But, when said gate voltage increases, there comes a time when the superposition of a synchronization pulse on -Lino voltage established across resistor 33 is large enough to apply a potential greater than the pure neck potential on the gate. of section II of the tube.
In the example shown, this instant takes place during the appearance of the third synchronization pulse, the grid of section II of the tube having previously been biased below the cut-off voltage, as is clear from fig. 411.
Section II of the tube having thus been made conductive, the applied synchronization pulse, which in the case considered is that indicated at 41, can be greatly amplified by said section II of the tube. This output energy can then be instantly applied to the grid of the <B> I </B> section of the tube, in the form of a strongly negative pulse.
The magnitude of said negative voltage applied to the terminals of the grid of section I of the tube can thus be high enough to render said section I of the tube non-conductive, as indicated by the sudden drop in the voltage of the grid of the tube. section I of the tube (see part 42 of curve b in fig. 4).
After being thus made conductive, section II of the tube remains in this state until the strongly negative voltage on the gorilla in section I of the tube increases in the positive direction to the cut-off value. . It is evident that the rate of this increase is determined by the particular time constant of the circuit defined by resistor 30, capacitor 31 and resistor 32.
Furthermore, due to the fact that the synchronization pulses are applied continuously to the grid of section I of the tube with their total amplitude 1, said section I of the tube may be made prematurely conductive, due to the superposition of pulses of amplitude t1 on the positively increasing negative voltage across resistor 30. This phenomenon is shown in FIG. 4 '' as occurring with the synchronization pulse immediately succeeding pulse 41 which caused the bias to be well below the gate cut-off voltage of section I of the tube. When said section I of the tube becomes.
again a driver, the. gate of section II is immediately biased beyond the cut-off voltage and the operating circuit described above begins again.
It should be noted that, in the form shown, the output energy of the multivibrator is collected on line 44 across resistor 36; in other words, said output energy is collected on section I of the tube. It follows from the above discussion of the operation of the multivibrator that said output energy has the form shown in FIG. 4, that is to say, it is characterized by pulses of relatively long duration, separated by short intervals.
If it is desired to obtain short pulses separated by relatively long intervals, the output energy should be collected across the plate circuit of section II of the tube, i.e. by connecting the line 44 across resistor 32 and not across resistor 36 as shown. The output energy of the multivibrator would then be in the form of the wave shown in FIG. 4 ", as will easily be understood.
By supposing that the output energy of the multivibrator is collected at the output terminals of resistor 32, so that a series of pulses of relatively short duration evenly spaced is obtained, one can easily see how the period pulses can be changed, everything. by keeping the duration of said impulses constant. This enlargement of the pulse interval can be obtained, for example, by increasing the value of resistor 33, across which the voltage applied to the grid of section II of the tube is established.
Such an increase in the value of resistance 33 has the effect of modifying the inclination of part 40 of curve 4d, so that it corresponds, for example, to line 45. On the other hand, when the pulses of synchronization are superposed on said modified part 45 of the curve, it is clear that the third synchronization pulse following the instant when the voltage on the grid of the. section II of the tube is born below the cut-off value of the plate current is, when superposed on part 45 of the. curve, of insufficient size to make said section II of the tube conductive.
But, in the form shown, the immediately following pulse, that is to say the fourth, is of sufficient magnitude to make section II of the tube conductive and, consequently, to make section I instantaneously non-conductive. of said tube, as will easily be understood. The operation is then of the same type as that described above, with regard to the solid lines 4b to 4e. <B> <I> This </I> </B> variant operation is shown , for example, in lines separated by two points, so as to be able to be distinguished from other curves in solid line.
It is clear from the above discussion that an appropriate variation in the magnitude of any of the parameters affecting the voltage that builds up. across resistor 33 may have the effect of modifying the frequency of the output pulses.
There is. It should be noted, moreover, in this vein, that the width of the pulses obtained at the output of the multivibrator can be kept exactly constant, if desired, whatever the variation of the period. This characteristic arises from the fact that the time constant circuit controlling the width of the output pulses can always be kept substantially the same, so that the width of the pulses can always be determined by two synchronization pulses spaced apart by an interval. exactly the same time.
Likewise, the width of the output pulses can also be controlled to correspond to any desired multiple of the 2 h 0 frequency of the synchronization pulses. To this end, it is possible to vary the capacitor 31, which results in an increase in the time necessary for establishing the bias voltage applied to the grid of section I of the tube, when section II of said tube is conductor.
Said time can be increased enough to obtain the following effect: the synchronization pulse which immediately follows that making the section I of the tube non-conductive, even superimposed on the voltage which, in the meantime, has established itself at the terminals resistance 30, is insufficient to make the conductive. section I. Under these conditions, it is the second following pulse, or even another subsequent pulse, which makes said section I of the tube conductive. Therefore, it is obvious that the width of the pulses can be made equal to any integer multiple of the frequency of the synchronization pulses.
A variant of the method of controlling either the frequency of the synchronization pulses or the width of the output pulses from the multivibrator may consist in controlling the magnitude of the synchronization pulses applied to the grid. the section. I of the tube. Such a control can be carried out using the cathode assembly 18, as will be easily understood, and can, for example, take the form of a cursor moving on the input resistor R27 of the tube T8.
If said command is sufficient to reduce the magnitude of the synchronization pulses applied to a sufficiently large extent, the section I of the tube may not become conductive after an interval of time equal to the period between the synchronization pulses, and not the fate only after the application of one or more synchronization pulses on said grid.
To facilitate understanding of the operation of the multivibrator, the curves in fig. 4 have been greatly exaggerated, in that the pulses present at the output of the multivibrator have been represented too large in relation to the intervals between them. In practice, it is believed that larger intervals can be used simply by a suitable choice of the circuit constants and magnitudes of the current through the multivibrator assembly.
For example, in a practical embodiment of the invention, it has been possible to obtain frequencies for the pulses ranging from 500 to 6000 periods per second, the width of the pulses being kept constant over this entire range. It is worth noting that such a result. was obtained by using a quartz crystal oscillating at 200 kilo-periods per second.
Although the waveform of the output current of the multivibrator has been shown in fig. 4 as very regular, that is to say that a zero current appears there for a certain time and. is followed by a constant maximum; it goes without saying that such regularity does not occur in practice. Accordingly, to obtain an output energy whose waveform more closely approximates an ideal rectangular shape, appropriate waveforming elements should be used.
In the form shown, the output energy of the multivibrator is applied to the shaping stage 19, by means of a capacitor coupling 46. Considering FIG. 3, it can be seen that said shaper 19 consists of an ordinary amplifier tube T10. The input circuit of the tube T10 comprises adjustable biasing members 47, by means of which said tube can be biased, preferably beyond the cut-off voltage of the plate current.
In this way, said tube acts as an amplitude limiter and eliminates any circuit noise or transient phenomenon occurring near the base of the rectangular waves produced by the multivibrator. The T10 tube preferably has a steep slope characteristic, so that an improved conformation can be obtained due to the saturation effects limiting the top of the rectangular waves to a substantially uniform value.
In the form shown, the adjustable polarization members 47 comprise a fixed resistor 48 connected to the cursor of the potentiometer 49, which is itself connected to the terminals of the polarization source (not shown). It should be noted that the coupling capacitor 46, the resistor 48 and the potentiometer 49 form part of the time constant circuit which, in the case considered, controls the longer of the two recurrence intervals determined by the operation of the multivibrator. . If one considers an adjustment of the bias voltage of the tube T10, it is considered that it is preferable that said adjustment be made with a minimum of variation of the total impedance of the elements 46, 48 and 49.
Accordingly, resistor 48 is preferably of relatively high value. to the impedance of; potentiometer 49: As shown, the output energy of the shaping stage 19 is collected on the anode circuit of the tube T10.
In this way, a phase inversion of the resulting rectangular wave occurs and to obtain positive waveforms a phase inverter 20 similar to phase inverter 17 can be used. As in the case of the phase inverter i 1.7, the phase inverter 20 may consist of an ordinary amplifier tube T11 capacitively coupled with the output of the tube T10. At this stage, it can be observed that a subsequent conformation of the rectangular waves can be carried out by taking advantage of the fact that the input wave is negative.
By operating the T11 tube at nearly zero polarization and applying relatively large values of input voltage, negative maxima clipping can occur at the cut-off voltage and at the bases and tops of the positive rectangular waves. results are determined by the clipping effect.
So that the rectangular waves can be applied to any desired use with a relatively low impedance, one can use a cathodyne assembly 21 analogous to 18. Said cathodyne assembly 21 can consist of a conventional tube amplifier Z'12 coupled by .capacity with the tube T11 and an output energy for a desired load P2 can be obtained without phase variation across the terminals of the resistor 50 common to the input and output circuits of the tube T12, as will be easily understood .
A large number of useful applications of the device described above can be envisioned. Said applications may include blocking of receivers, interrupting the wave, differential delay circuits and the like. A particular application is briefly described below.
As indicated at the beginning of the present description, the method is intended to be used particularly in the field of apparatus for determining the position of obstacles and in. particular aircraft. In this type of apparatus, a pulse emitter is periodically used to radiate pulsed energy.
For each pulse emitted, provided that a reflective object is within range of the device, a reflection of said pulse can be detected at an instant subsequent to the instant of transmission, the interval between the two instants being proportional the distance between the emitter and the reflective object. The receiving apparatus comprises members for the detection of the reflected pulses and an indicating apparatus, preferably a cathode-ray tube, wedging to the inoinS (their SZStems of eomnlande of the electron beam.
One of said control systems may be a conventional deflection system to which sweep voltages synchronized with the frequency of the pulses emitted can be applied. The other control system can be another deflection system to which the energy of the received and detected signals can be applied.
The energy characterizing the synchronization pulses which make section I of the tube non-conductive and simultaneously conductive section II of said tube can also be used to synchronize or excite the emitted pulse, so that the pulsed energy is not issued only at said particular times. Such a synchronization signal could be obtained, for example, by emitting both the output energy of one of the sections of the tube (I or II) through a differentiator circuit, whereby alternately positive abrupt pulses would result. and. negatives.
Said energy could then be clipped so as to keep only that of the series of pulses corresponding to the instants indicated above with a view to their application to the emitter.
Concurrently with the use of the output energy of the multivibrator, which has just been indicated, the periods of non-conductivity of the section I of the tube (i.e. the shortest intervals) could be used to accurately define a key distance scale on the cathode beam indicator tube screen.
For this purpose, the scanning energy proportional to the voltage variation represented by the curve 51 in solid lines in FIG. .1 ", as obtained, for example by connecting a high impedance to the input terminals of section I of the tube, is amplified, polarized in a suitable manner, and then applied to the pre The first deflection system mentioned: of the cathode ray tube. In this way, it is clear that the cathode beam could periodically sweep the screen of the indicator tube and that the length of the scan on the screen would be an accurate indication of the time interval corresponding to the interval of non-conductivity of section I of the tube.
Consequently, if reflections of emitted pulses are detected during the time interval during which the section I of the tube is non-conductive, an indication in the form of a needle transverse to the axis is observed on the screen. distance or time interval scanning scale; the lateral position of this needle-shaped indication relative to the end of the distance scale may be indicative of the distance from the reflective object, as will readily be understood.
In the event that the reflective object is relatively distant, the interval between successive synchronization pulses may not allow sufficient time for the transmitted pulses to reach the object, be reflected, and then detected by the receiver equipment.
In this case, the trace of the needle-like transverse deviation representing the reflecting object appears at one end of the distance scale and adjustment is necessary before the distance to the object can be properly determined. . Such an adjustment can be made very simply by making any of the adjustments indicated to vary the period of non-conductivity of section I of the tube.
A simple expedient would be to increase the circuit time constant defined by elements 30, 31, and 32, such that the period of non-conductivity of section I of the tube, instead of just being the period between the synchronization pulses, corresponds to 2, 3, 4, ete. of said synchronization pulses, as will easily be understood.
In this way, it is possible to effectively increase the range of the obstacle detection device at will, while always maintaining a precisely calibrated distance scale on the cathode ray tube screen, thanks to the large source accuracy: stable synchronization, crystal oscillator 10.