CH272932A - Procédé pour piloter un tube électronique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Description

Procede pour piloter un tube electronique et dispositif pour la mise en Oeuvre de ce procede. Les montages de la elasse C, realises au moyen de tubes-relais electroniques montes en oscillateurs ou bien en amplificateurs, out ceci de particulier que 1e courant anodique appa- rait seulement Pendant une fraction phis ou moins Brande de 1'alternance positive de la tension de grille de commande; et que pour 1e reste du temps 1e tube ne debite aucun cou- rant anodique.

Ce resultat est atteint generalement quand an applique ä la grille une Polarisation ne gative continue relativement tres forte et qu'on donne une Brande amplitude aax oscil- lations de la tension d'entree appliquees ä cette grille. A chaque alternance positive de cette tension, la grille acquiert une tension resultante positive par rapport ä la cathode, ee qui donne lieu ä un courant de grille dont 1e Passage correspond generalement ä celui du courant anodique.

La tension de commande a generalement la forme sinusoidale, et elle est prelevee sur un eireuit oscillant sur une frequence d6ter- minee. Cette tension est appliquee au eireuit de grille, en serie avec sa source de Polarisa tion. L'anode est reliee generalement ä un cir- cuit oscillant de charge, resonnant ä la meme frequenee. La tension alternative apparais- sant ä ses Bornes offre une Phase opposee ä celle de la grille, et olle se superpose ä la tension continue d'alimentation anodique, de manPre telle que, Pendant 1e Passage du cou- rant anodique, la tension sur 1e tube passe par son miniinum. Le tube travaille dans ces condit.ions avec un assez bori rendeinent et permet de prelever sur 1e eireuit de charge une puissance notable.

La presente Invention a pour objet un procede pour piloter un tube eleetronique de- vant fonctionner ä une frequence fondamen- tale determinee et dont lec ourant anodique est interrompu Pendant une importgute fraction de chaque Periode de ladite frequence, dans lequel an applique ä la grille de commande dudit tube une tension periodique eomplexe obtenue en superposant ä une tension sinusoi- dale ayant ladite frequence fondamentale une tension de frequence harmonique de la Pre miere.

Ce procede est caracterise en ce qu'on Fait coineider au moins approximativement les maximums de la tension de frequence fonda- mentale chacun avec un des minimums de la tension de frequence barmonique.

D'urie fagon generale, dans les montages connus, deux facteurs s'opposent ä ce qu'on augmente 1e rendement du tube, et, par suite, la puissance disponible. Le courant dann 1e eireuit de grille produit une perte de 1'energie d'entree; d'autre Part, la difference tres im portante de tension entre 1'anode et la grille au moment oü cette derniere passe par son maximum negatif et la Premiere par son maxiinum positif risque de provoquer des cla- quages. Ces faeteurs s'opposent ainsi ä ce qu'on augmente 1'amplitude et la duree du courant anodique en augmentant l.'amplitude de la tension de grille. Enfin, aux Moments de passalte de la tension anodique par son Mi nimum et de la tension <B>-</B>de grille par son Maximum positif; du Fait de 1'emission secon- daire, 1e tube tend ä osciller ä des frequenees ultra-elevees. Le procede enonce ei-dessus permet, Jans certains cas, d'ameliorer sensibleinent 1e ren- dement de Ces Montages, tout en augmentant la securite de leer fonctionnement. Par exem- ple, pour une piiissance disponible Sur 1e cir- cuit de Charge, maintenue pratiquement la meme, ou meme aiigmentee, 1e procede per- met, lorsqu'on Bonne ä la tension complexe et ä la Polarisation negative de grille des va- leurs determinees, de reduire largement 1e courant de grille, ce qui a pour effet, dune Part, ün rendement phis eleve, et pour 1e mAme courant Maximum anodique, une puis- sance disponible accrue et, d'autre Part, de reduire la difference de tension entre anode et grille aux Moments critiques indiques ci- dessus.

L'invention a egalement pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce pro c6de, qui est earacterise en ce que 1e eirciüt .de grille dudit tube comprend, en Serie, des moyens pour introdiüre la frequence fonda- mentale, des moy ens pour intr oduir e avec ime Phase et iuie amplitude determinees la tension de frequence harinonique, et des moyens pour introduire .n ie tension continue de Polarisation de Faible amplitude.

Le proc6de siüvant 1'invention peut s'ap- pliquer aux dispositiis amplifieateurs aussi bien qu'aux oscillateurs, 1e circuit de grille etant, dans ce dernier cas, retrocoilple au cir- ciüt anodiqüe de maniere ä entretenir les oscillations. 0n a interet ä appliquer ce pro ced6 ä toute installation, de basse et de haute freqiience, dans laquelle an veut disposer d'ime forte puissance ä la sortie et dun bon rendement, saus se preoccuper de la forme des oscillations. Elle s'applique plus particu- lierement aux generateurs d'oscillations de haute frequence destines aux traitements ther- iniques, soumis ä un long regime de travail, et consommant beaucoup d'energie.

La description qui suit et qui est faite en regard du dessin annexe se rapporte ä des exemples d'application du procede objet de 1'invention et ä des forines d'exeeution du dispositif objet de 1'invention, Ces formes d'execution etant donnees ä titre d'exemple.

La fig. 1 represente un sehema de Mon tage oscillateur, dans lequel 1'harmonique est engendre au moyen dune valve.

La fig. 2 represente, en fonction du teinps, les tensions et courants anodiques apparais- sant Jans un oseillateur Blasse C du type nor mal.

La fig. 3 represente ]es tensions et cou- RTI ID="0002.0269" WI="8" HE="4" LX="1139" LY="974"> rants dans 1e cas du Montage de la fig. 1. Sur la fig. 1, an a ,clesigne par 1 une triode d'emission de Brande puissance. 0n a repre- sent6 en 2 iln eircuit oscillant de Charge Sur lequel im dispositif, non represente Sur 1e 'Schema, permettra de prelever 1'energie en- gendree, et 1'appliquera aux appareils d'uti- lisation. L'anode du tube 1 est cöuplee ä ee cireuit oscillant au moyen d'ilne capacite, et elle est alimentee ä, partir dune source de courant ä haute tension, ä travers une bobine de choc 4. Comme il est d'usage, an installe, en Serie avee la cathode, im. eondensateur shimte 5, permettant de realiser la Polarisa tion negative continue (de Base) de la grille (reglable par variation de la resistance en de- rivation). 0n couple au cireuit oseillant de eharge un autre circuit oscillant, Monte dann 1e cireuit de grille, comprenant wie capacite 7 et üne self-inductance B. En reglant la va- leur de la capacite, an parizent ä, regler 1a. Phase de la tension alternative qui alimente la grille, et en medifiant 1e nombre de spires de la bobine intercalees dans 1e circuit de gmille, an parvient ä modifier 1'amplitude de Bette tension.

0n se sert d'itne valve 9, ä autopolarisa- tion tres fortement negative (realisee ä 1'aide du condensateur 6 shunte par une resistanee 5' pour engendrer, dans une resistance 10, une impulsion de courte duree, ä ehaque Pe riode du courant alternatif. Cette impulsion est amplifiee par 1e tube 11, autopolarise par 1e condensateur shunte 12. La Plaque de ce tobe est aliinentee positivement, ä travers une bobine de choc 14, et couplge par capacite ä un cireüit oseillant 13, accorde sur 1e ein- quieme harmonique du circuit oscillant 2. Les tops qui apparaissent sur la resistance 10, ä la frequence F, excitent, dang ce circuit 13, une tension sinusoidale ayant sa frgquence propre, donc 5F. Ce eircuit oscillant 13 est couple ä son tour. ä un circuit 16 comprenant une capacite 17 et une seif 15. En agissant sur la capaeite 17, an peut regier la Phase, et en choisissant 1e nombre de spires de cette inductance, an peiit regier 1'amplitude de la tension ä la frequence 5F. En disposant 1e cir- euit oscillant 16 en sgrie dang 1e circuit de grille de la lampe 1, an Superpose Bette ten- sion ä Gelle de la freqiience F prglevee Sur 1e circuit 7-8.

0n se represente tres facilement 1e Tone t.ionnement dun dispositif connu si an se re- porte aux fig. 2a, 2b, <I>2c</I> et 2d qui repre- sentent, en fonction du temps, la tension dang 1es differentes Parties d'un tel dispositif. 0n concloit tres facilement 1e fonctionnement du dispositif represente ä la fig. 1 en se repor- tant ä la fig. 3 qui represente, en fonction du temps, la tension et 1'intensite dang leg dif ferentes Parties du Schema de la fig. 1. La fig. 2 se rapporte ä im oscillateur normal, du type Blasse C, et la comparaison des courbes des fig. 2 et 3 permet de mieux apprgcier leg avantages du montage reprgsente ä la fig. 1.

La courbe superieure 2a de la fig. 2 re- presente, en fonction du temps, la tension entre anode et eathode du tube d'un oscilla- teur normal, c'est-ä-dire d'un oscillateur tel que celiii de la fig. 1, mais qui ne pr6sente- rait pas leg organes ayant leg chiffres de rgfe- renee 5', 6, 9 ä 17. Elle resulte de la Super position de la tension continue 19 provenant de la Batterie 3 ä la tension alternative 20 fournie par 1e circuit oscillant 2. La seconde courbe 2b de cette fig. 2 represente, aux memes instants, la tension entre grille et ca- thocle dang un oseillateur normal du type classe C, c'est-ä-dire un oscillateur comportant seule- ment, comme il est d'usage, un circuit oscil- lant 7-8 ä la frequence F (mais pas de cir- cuit oscillant ä la frequence harmonique 5F) 1e circuit 16-17 n'existe pas. Sur la courbe 2b, an a represente par la ligne 00', en traft mixte, la valeur ä partir de laquelle 1e courant anodique apparait.

Comme il est d'usage, an applique ä la grille du tube une tres forte Polarisation de Base 21 (ai.x Bornes du dispositif autopolari- sant 5), et an y ajoute ime tension alternative de grande amplitude 22. Le tube West d6blo- que que Pendant im tres Court intervalle de temps 24, 25, 26. La troisieme coLlrbe 2c de la fig. 2 represente, aux memes instants, 1e courant Plaque, et la quatrieme courbe 2d, 1e courant grille. La forme courbe de tension de la grille<B>(2b)</B> presente de graves inconvenients : eile a, en eilet, une Pointe negative 27 tres accentuge, qui risque de provoquer des claquages entre electrodes. 0n ne peut eviter que la Periode de Passage 24, Y et Y'26 de la condiictibilitg presque nulle du tube ä sa conductibilite maximum soit relativement longue, mais cela est prejudiciable ä 1'obtention d'un Bon ren- dement et provoque ime perte considerable dang 1e tube, obligeant ä evacuer leg calories correspondantes par des systemes de refroi- dissement coilteux, et limitant la puissance disponible du tübe. D'autre Part, la grille prend une valeur positive notable en 25, au moment oü, precisgment, 1'anode est ä une tension relativement Faible, et cela occasionne un courant grille extremement important (courbe 2d) qui risque de deteriorer la grille et qui contribue ä reduire la puissance four- nie en augmentant considerablement leg pertes dann 1e circuit d'entretien 7-8. A ce moment, 1'anode du tube Bonne une tres forte gmission secondaire, et 1e tube risque d'osciller Sur des frgquences ultra-hautes, Ces oscillations etant sitsceptibles encore d'augmenter leg pertes et de diminuer 1e rendement. Le courant instan- tane debite par 1'anode prend des valeurs excessives, dangereuses et compromettant la duree de vie de la cathode. Les avantages du montage represente ä la fig. 1 apparaissent clairement ä 1'examen de la fig. 3: 1a couibe 3a, qui represente, en fone- tion du temps, la tension anode-cathode, est sensiblement la meme que la courbe 2a, p-Lüs- que la tension d'alimentation (Batterie 3) n'a pas varie et que la tension d'utilisation (eir- cuit 2) s'est seulement accrue legerement. La courbe 3b represente, aux memes moments, la tension prelevee, ä la frequence F, dans la bobine 8 du cireuit oscillant 7-8. Son ampli- tude est choisie ä une väleur bien inferieure ä celle de la courbe 2b de la fig. 2. La courbe 3c represente, aux memes moments, la ten- sion ä la frequente 5F, prelevee sur la bobine 15, Jans 1e circuit oseillant 16. 0n a choisi la Phase de cette nouvelle frequente de telle fa@on qu'un minimum ä la frequente 5F' coin- cide avec 1e maximiim de la frequente F. La courbe 3d represente la superposition de la Polarisation 23 (choisie beaucoup plus Faible que dans 1e cas normal 21), ainsi que des courbes 3b et 3c. C'est la tension entre grille et cathode du tube, resiidtant de l'addi- tion de la tension d'autopolarisation 5, -de la tension prelevee sar la bobine 8 (freqLience F) et .de la tension prelevee siir la bobine 15 (fre quente 5F). La courbe 3e represente, aux memes mo- ments, 1e courant anodique, et la cotirbe 3f, 1e coiirant de grille. La courbe 3h represente, aux memes moments, 1'impulsion de tension (Partie hachuree) fournie par la valve 9 Jans la resistance 5'. Cette impulsion est LZtilisee, apres amplification, poiir synehroniser 1e cir- cuit 13 (ä la freqiience 5F). Comme an peut 1e voir sur la fig. 3, les minima 28 de la ten- sion de grille ont une amplitude beaLlcoLip plus Faible que dans 1e cas de la fig. 2 (mini- inLun <B>27).</B> De meme, les maxima de tension ont une valeur plus Faible que 1e maximum 25 de la fig. 2. Les risques de to-Lite nature, tels que elaquages des isolants, debit en sens in verse de la grille, emission secondaire, ete., se trouvent ainsi reduits. Et cependant, an voit qii'on a considerablement atteniie la variation de tension qui survient au moxnent oü 1e tube passe dune conductibilite pratiquement nulle ä une conductibilite presque totale.

Le courant ia (courbe 3e) a une forme sensiblement rectangulaire au lieu dune forme en- Pointe (courbe 2c); les pertes dann 1e tube en sont considerablement rediiites, et la deterioration de la cathode est evitee. Comme, d'autre Part, 1e courant de grille ig (3f) Teste negligeable, aucun eehauffement de la grille n'est plus ä craindre et 1'emission secondaire est evitee. Enfin, la perte de puis- sance RTI ID="0004.0270" WI="14" HE="4" LX="1243" LY="734"> absorbee par 1e circuit pour la com- mande de grille devient tout ä Fait n6gli- geable. Le montage decrit en regard de la fig. 1 ne presente pas les desavantages des montages connus an extrait dudit montage 1e maximum de puissance du tube et an reduit 1'usure de la cathode; an reduit au minimum les pertes dann 1e tube; on diminLte 1'emission secondaire et les ris- ques de claquage; an reduit la tension entre les eleetrodes, et specialement entre la grille et la cathode qui sont situees tres pres l'une de 1'autre; an rend la tension positive de la grille re- lativement tres Faible quand la tension ano- dique passe par son minimum, de fagon ä evi- ter tobt dangen; an reduit la puissance consommee par 1e circuit d'entretien.

La courbe 3h represente les pointes de courant (Partie hachiiree 31) realisees ä 1'aide de la tension 32 prelevee sur la bobine 2 d'oii an retranche la Polarisation 30 (pre- levee aux Bornes du condensateur 6).

En variante, au lieu de la valve 8 (fig. 1), an peut avantageusement se servir dune triode : an applique ä la grille une tres forte Polarisation negative ä laquelle an Superpose une tension alternative ä la freq-Lience fonda- mentale. Le courant Plaque n'apparait qu'au moment oü. la tension grille resultante est au-dessLls de zero, et 1'on reeueille dans 1e cir- cuit Plaque les courtes impulsions de courant desirees. Mais ä cause de la courbure du pied de la earaeteristique des triodes, la forme de l'impulsion de courant engendree est plus avant.ageuse et offre une forme en Pointe plus accentuee (figuree en traft ponctue sur la courbe 3h.).

Dans une autre forme d'execirtion, an se servira dun montage relaxateur, fournissant une tension en dents de scie, comprenant un condensateur Charge progressivement ä tra vers une resistance et decharge brusquement par une lampe electronique, Pax exemple an thy ratron, dont la grille re@oit la tension alternative, ä la frequence F, prelevee sur 1e eireuit de Charge. Cela Bonne lieu ä une de- eharge brusque ä la cadence F. 0n introduit, en serie avec 1e thyratron, 1e Primaire d'un transformateur dont 1e secondaire Fait Partie d'un eireuit oseillant ä la frequence 5I'.

Au lieu de se servir dune Impulsion de Courte duree pour produire les oscillations du eireuit oscillant, ä la frequence 5F, an peut aussi engendrer 1'harmonique desiree en creant, ä partir de la frequence fondamen- tale, une distribiition polyphasee ä cinq phases. On redresse, au moyen de cinq anodes, 1e cou- rant palyphase, et dans 1e eireuit de la ca- thode, an recueille, outre un courant continu, une ondulation dont la frequence de Base Correspond ä 1'harmonique cherchee.

Dans une autre variante du procede selon l.'invention, an superpose, ä la tension siniLsoi- dale ä, frequence fondamentale, plusieurs ten- sions ä. des freqliences differentes, harmoniques de la fondamentale, qiü sont obtenues en par- tant de 1'un des circuits resonnants du mon tane, notamment du eireuit d'entree, ou encore du cireuit de Charge, s'il s'agit d'un oscilla- teur. 0n multiplie la frequence de ce eireuit en se servant de moyens appropries, par exemple an engendre ä la frequence princi- pale du eireuit d'entree des pointes de ten- sion de tres courte duree au moyen dune v alve ou d'une triode. L'une des electrodes de la valve ou de la grille de la triode a une forte Polarisation negative, de telle fa#ton que 1e courant West debite que Pendant rme fraction tres faible de la duree de 1a fre- quence fondamentale. Avec Ces pointes de ten- sinn, an produit des oscillations ä des fre- quences multiples de la frequence du eireuit d'entree, en les faisant agir sur des circuits oscillants, respectivement aecordes sur les dif ferentes frequenees harmoniques. 0n preleve sur Ces circuits oscillants des tensions harmo- niques dont an regle la Phase et 1'amplitude. 0n additionne les tensions ä freqitences äiffe- rentes ainsi obtenues, et la tension.ä la fre- quence fondamentale, et an applique la somme de Ces tensions ä la grille de contröle du tube, en serie avec la Polarisation continue conve- nablement reglee.

En variante encore, pour regler la Phase des tensions composantes, an peut faire va- rier la self ou la capacite des circuits oscil- lants dans lesquels Ces tensions sont induites, de telle fagon que la frequence propre d'ac- Cord de Ces circuits soit egale, ou legerement superieure ou inferieure, ä la frequence d'excitation. Pour faire varier 1'amplitude de Ces tensions, an peut les prelever, au moy en de contacts mobiles, sur les self-inductances de Ces cireuits oscillants. 0n peut utiliser pour prelever la tension une bobine, dont an Fait varier 1e couplage, ou an peut regler 1'amplitude de Ces tensions par im couplage inductif variable. Enfin, an peut aussi se ser- vir, dans 1e meme but, d'un potentiometre diviseur de tension, place aux Bornes du cir- cuit oscillant.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS I. Procede pour piloter im tube eleetro- nique devant fonctionner ä une frequence fondamentale determinee et dont 1e courant anodiqrle est interrompu Pendant uze impor- tante fraction de chaque perio-de de ladite frequence, dans lequel. an applique ä la grille de commande dudit tube une tension p6riodi- que complexe obtenue en superposant ä une tension sinusdidale ayant.ladite frequence fondamentale une tension de frequence har- monique de la Premiere, caracterise en ce qu'on fait concider au moins approximative- ment les maximums de la tension de frequence fondamentale chacun avec un des minimums de la tension de frequence harmonique. II. Dispositif pour la mse en ce@lvre du procede selon la revendication I, earacterise en ce que 1e eireuit de grille dudit tube com- prend en serie des moyens pour introduire la frequence fondamentale, des moyens pour introduire avec une Phase et une amplitüde determinees la tension de frequence harmo- nique, et des moyens pour introduire une tension continue de pölarisation de faible am- plitude. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procede suivant la revendication I, ca- racterise en ce qu'on derive la tension de fre- quence harmonique dun cireuit oscillant ä la frequence fondamentale, ce eireuit etant con- nect6 audit tube.
2. 2. Procede suivant la revendication I et la sous-revendication 1, dann lequel an produit plusieurs tensions de frequences harmoniques differentes, caracterise en ce qLi'on derive ces dernieres tensions dudit circuit oscillant ä la frequence fondamentale, ce eireuit etant 1e eireuit anodique dudit tube, au moyen de cir- cuits oscillant sur lesdites frequences harmo- niques.
3. 3. Procede saivant la revendieation I et les soLis-revendications 1 et 2, caracterise en ce qu'on produit chaque tension de freqLience harmonique au moyen d'impulsions breves ayant la frequence fondamentale et excitant, apres amplification, Lm desdits circuits oseil- lant sur lesdites frequenees harmoniques.
4. 4. Proeede siüvant la revendieation 1 et les soL1s-revendications 1 et 2, caracterise en ee qu'on regle la Phase de la, tension de fre- quence fondamentale et des tensions de Ire quences harmoniques en desaccordant ees cir- euits oscillants et en ce qu'on regle 1'ampli- tude de chacLUie desdites tensions.
5. 5. Dispositif stüvant la revendication II, caracterise en ce que lesdits moyens pour in- trodLüre la frequence fondamentale com- prennent un eireuit oscillant sur cette fre- quence et en ce que lesdits moyens pour intro- duire la tension de frequenee harmonique coinprennent ui aLitre eireuit oscillant sur la- dite frequence harmonique.
6. 6. Dispositif suivant la revendieation II, caracterise en ce que lesdits moyens pour introduire la tension de frequence harmoni- que comprennent un redresseur auquel est appliquee la tension de frequence fondainen- tale qui est prelevee sur 1e circuit d'anode du- dit tube, ce redresseur etant polarise n6gati- veinent, la sortie de ce redresseur etant reliee par 1'intermediaire d'un amplificateur ä Lui eireuit oscillant sur ladite frequence harmo- nique, ce dernier eircuit oscillant etant cou- ple ä un RTI ID="0006.0274" WI="10" HE="4" LX="1280" LY="1273"> eireuit oscillant insere dann 1e cir- cuit de grille dudit tube en serie avec un autre eireuit oscillant ä la frequence fonda- mentale, ce dernier circuit etant couple direc- tement audit eircuit d'anode.
7. 7. Dispositif suivant la revendication II, caracterise en ce qu'il eomporte un g6n6ra- teur d'öscillations de relaxation, une lampe de ee generateur etant commandee par 1e eir- cuit d'anode dudit tube, 1e circuit de sortie de ce generateLlr etant refie ä un eircuit oseil- lant sur ladite frequenee harmonique.