CH402177A - Circuit transformateur d'impédance et utilisation de ce circuit - Google Patents

Circuit transformateur d'impédance et utilisation de ce circuit

Info

Publication number
CH402177A
CH402177A CH444661A CH444661A CH402177A CH 402177 A CH402177 A CH 402177A CH 444661 A CH444661 A CH 444661A CH 444661 A CH444661 A CH 444661A CH 402177 A CH402177 A CH 402177A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
circuit
diode
voltage
oscillating
diodes
Prior art date
Application number
CH444661A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Pour Applic Electroniques Ets
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pour Applic Electroniques Ets filed Critical Pour Applic Electroniques Ets
Publication of CH402177A publication Critical patent/CH402177A/fr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/303Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters using a switching device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 Circuit transformateur d'impédance et utilisation de ce circuit    L'utilisation,   par    l'industrie   ou la recherche scientifique, à    des      fins   de métrologie ou de contrôle automatique, de détecteurs à haute impédance ou résistance interne (généralement comprise entre quelques mégohms et au-delà du    kilomégohm)   a donné lieu, au    cours   de ces dernières années, à l'apparition d'un nombre considérable de procédés et    d'appareils,   généralement électroniques, destinés à répondre    aux   spécifications des chercheurs ou des techniciens de la mesure ou de l'automation. 



  De tels    détecteurs   sont représentés par    les   capteurs    piézoélectriques   de vibrations, les chambres d'ionisation, les cellules photoélectriques d'étalonnage, les    électrodes   de pH et rH, les spectromètres de masse, etc..., etc... et sont associés presque toujours à des amplificateurs ou transformateurs d'impédance à tubes.    thermoïoniques.   



  On    constate      uniformément   qu'aux    faibles   niveaux électriques (de l'ordre de    10-1   à    10-3   volt), les critères de stabilité et de reproductivité    des   mesures ou des impulsions de contrôle, dans le temps, n'ont jamais été satisfaits par aucun des appareils proposés et particulièrement ceux dans lesquels sont incorporés des amplificateurs à tubes à vide. 



  En général, l'origine de la plupart des instabilités, dérives, non-linéarités et autres anomalies fonctionnelles des    appareils   envisagés se trouve dans le premier tube électronique de la chaîne de mesure ou de contrôle. 



  Ce tube est soit un tube électromètre électronique à plusieurs électrodes conçu et réalisé tout spécialement pour des mesures aux bornes de    circuits   à haute ou très haute impédance ou résistance interne, soit une valve électronique courante choisie plus spécialement pour ses conditions d'isolement électrique et ses paramètres    particuliers   de fonctionnement aux très    faibles      tensions   anodiques. 



  Quoiqu'il    existe   des tubes    électromètres   ou autres    susceptibles   de    fournir   un gain dynamique ou en tension très appréciable ; la fonction    essentielle   de ces    électromètres      thermoïoniques   est, en général, celle de transformateur d'impédance. 



  Par    transformateur      d'impédance   électronique, il faut entendre un montage de    tubes   à vide ou de dispositifs analogues et les circuits associés    qui   sont réalisés, dans leur ensemble, de façon telle que les variations de tension apparaissant aux bornes d'un circuit à très haute impédance ou résistance interne et    appliquées   à l'électrode de commande du tube ou dispositif transformateur se retrouvent soit dans le circuit anodique, soit dans le    circuit   cathodique, avec un gain de    tension   généralement très faible, aux bornes d'une basse impédance. 



  La    transformation      d'impédance   est absolument indispensable à l'attaque    d'amplificateurs   de mesure,    d'appareils   indicateurs ou    enregistreurs   et de relais de contrôle automatique qui seraient inopérants s'ils étaient appliqués directement à des circuits- à haute    impédance.   



  Les tubes intervenant directement ou indirectement dans les transformateurs d'impédance sont sujets aux phénomènes de    vieillissement   et à des claquages, en    particulier   de l'élément chauffant, claquages absolument    imprévisibles,   nécessitant    une   surveillance constante par un personnel    spécialisé,   et ceci rend ces    instruments   absolument inaptes à un service continu là où aucune défaillance ne peut être tolérée. 



  La complexité, le poids et le volume    ainsi   que les besoins en    énergie      électrique      d'alimentation   ren- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 dent les appareils connus    difficilement   portables et impliquent généralement des frais d'installation considérables. 



  L'objet de l'invention est un circuit de transformation d'impédance dépourvu des inconvénients susmentionnés. 



  L'invention vise aussi une utilisation de ce circuit transformateur d'impédance. 



  Le circuit suivant l'invention comprend, monté entre des    bornes   d'entrée à    relier   à une    source   de signaux à impédance élevée, et des bornes de sortie à relier à un appareil d'utilisation, au moins un circuit oscillant dont la fréquence    d'accord   est    modifiée   par les signaux d'entrée et dont au moins un élément capacitif est constitué par une diode à jonction    semi-conductrice   à très haute    résistance   lorsqu'une    tension      électrique   lui est appliquée dans le sens inverse et dont la capacité électrostatique est rendue variable par    l'application   à ses    bornes   d'une tension électrique placée sous la dépendance des 

  signaux d'entrée ; il est caractérisé en ce qu'il comprend, associée au    circuit   oscillant de manière à    influencer   la variation de tension aux bornes de la diode citée en premier lieu, une deuxième diode reliée, d'une part, au circuit oscillant, et ceci par une résistance et par une source de tension de polarisation et, d'autre part, aux    bornes   d'entrée, cette    résistance   et    cette   source étant choisie de façon que les variations de la tension auxdites    bornes   d'entrée modifient    brusquement   la    conductivité   de ladite deuxième diode. 



  Le    dessin-ci-annexé   représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution du circuit selon l'invention,    certaines   de celles-ci constituant des variantes des autres. 



  La    fig.   1 est un schéma d'un circuit amplificateur diélectrique classique ; la    fig.   2 est une courbe destinée à    éclairer   le    fonctionnement   de cet appareil ; la    fig.   3 est un schéma de la première desdites formes d'exécution ; la    fig.   4 est une variante du schéma de la    fig.   3, utilisant un montage symétrique de    certains   éléments .- la    fig.   5 est un diagramme relatif à deux types de diodes ; la    fig.   6 est le schéma d'un circuit comprenant un dispositif de compensation ;

   la    fig.   7 est un schéma d'une autre forme d'exécution qui est utilisée pour exciter un    relais,   et qui comprend un    oscillateur   incorporé; la    fig.   8 est le schéma d'un dispositif de mesure d'une    fréquence      incorporant   une forme d'exécution de l'objet de l'invention ; la    fig.   9 est le schéma d'une autre forme d'exécution    utilisée   pour commander un    relais   et comprenant des amplificateurs incorporés ; les    fig.      10a,   10b, 10c sont des schémas de circuits    utilisables   dans la    fig.   9 ;

   la    fig.   11    est   un diagramme illustrant le fonctionnement du dispositif de la    fig.   9 ; la    fig.   12 est un schéma d'un autre exemple de montage symétrique ; la    fig.   13 est un autre exemple d'appareil simplifié commandant un relais ; les.    fig.      14c   et 14b constituent le schéma d'un appareil de mesure de tensions faibles utilisant le montage symétrique de la    fig.   12, les    fig.   14a et 14b étant associées. 



  Pour avoir une bonne compréhension de ce qui suit, il est utile de rappeler le mode de fonctionnement d'un amplificateur diélectrique, utilisé pour la    mesure   de faibles tensions émanant d'une source de tension à très haute résistance interne. 



  On utilisera ci-après le terme de      capacitron     pour désigner une diode semi-conductrice dont il est possible de faire varier la capacité électrostatique par application à ses bornes d'une différence de potentiel ou d'une tension électrique d'amplitude et de polarité convenablement choisies. Un    capacitron   comprend une jonction, par exemple une    jonction      p-n,   dans laquelle la densité des porteurs de charge est réduite pratiquement à zéro lorsqu'une tension électrique lui est appliquée dans le sens inverse. 



  Lorsque la tension appliquée croit, la région de densité nulle en porteurs de charge s'élargit. En effet, l'application d'une tension croissante sépare progressivement les    surfaces   conductrices, et partant, fait    décroitre   la capacité électrostatique. La surface des armatures du condensateur formé par la jonction elle-même n'est pas altérée; de même la nature du diélectrique n'est pas modifiée mais l'épaisseur de celui-ci varie avec la tension appliquée aux    bornes   du      capacitron    . 



  Dans des limites comprises entre approximativement 0,1 à 100 volts, la relation existant entre la capacité apparente exprimée en micro-micro farads et la tension    appliquée   exprimée en volts est donnée pratiquement pour le      capacitron     au silicium par la relation 
 EMI2.66 
 On rappellera maintenant le fonctionnement de l'amplificateur    diélectrique   schématisé par la    fig.   1. 



  Dans    ce      circuit,   un      capacitron     C,. est polarisé par une batterie    Bl,   à une tension fixe Vo ;    L,   est une bobine d'arrêt à haute fréquence tandis que    C"   forme avec le condensateur    C,,   et la bobine de self-induction    Ll,   un circuit oscillant parallèle. 



     L1   est lâchement couplée à    L\   et la diode    redres-      seuse   Dl débite dans un filtre en    n   constitué par la bobine de self induction    Lt   et les condensateurs CI, et    Ci@   . 



  Le    filtre   ainsi constitué débite à son tour dans une résistance de charge    R,   en parallèle de laquelle se trouve disposé un voltmètre à forte résistance interne V. 



  On supposera d'abord qu'on court-circuite les bornes d'entrée A et B de l'ensemble du circuit et qu'on connecte les bornes    C-D   de L, à un générateur de tension à haute fréquence. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 L'index de V accuse une élongation qui passe par un maximum à la fréquence de résonance de l'ensemble    Ll,      C,"      C,   comme on le voit sur la courbe de la    fig.   2, où l'on a porté en abscisses les fréquences et en ordonnées les tensions lues sur le voltmètre V. 



  On supposera que le générateur est réglé sur une fréquence telle que pour une tension fixe    Vo   de    Bl   on observe une    indication      To   sur V. En introduisant entre A et B une source de tension variable, on pourra ajouter ou soustraire de V" des accroissements de force électromotrice tels que si l'on passe de Vo à VI et de    V,   à    V.,,   on obtienne des indications respectives Tl et    T.,   de V. 



  Considérant que Tl et    T=   représentent des tensions électriques aux bornes de R,. et que    Vl   et    V:,   sont des accroissements de tensions appliqués entre A et B, on a sensiblement 
 EMI3.15 
 pour autant que l'on reste dans les régions des    flancs   de la courbe de résonance de L, , C,.,    Ct..   



  Un tel circuit fournit donc une amplification en tension dont la valeur absolue est liée à la fois à la variation de capacité de C,. pour un accroissement de tension déterminé et à la pente de la région linéaire de la courbe de résonance du circuit oscillant utilisé. 



  Pratiquement, et dans les meilleures conditions actuelles, il est possible de réaliser, grâce au circuit ci-dessus, des gains en tension de l'ordre de 40 décibels. 



  Toutefois, dans la transformation d'impédance, ce n'est pas tellement le gain de tension qui est recherché mais surtout une résistance d'entrée et un gain en intensité aussi élevés que possible. 



  Si maintenant, toutes conditions physiques et les circuits restant constants, on coupe la connexion électrique entre P et Q de la    fig.   1 et si on y introduit des valeurs croissantes de résistance, on constate que 1. Pour .les mêmes accroissements de tensions appliqués entre A et B, les élongations de l'index de V deviennent d'autant plus petites que la valeur ohmique de la résistance insérée est plus grande. Partant, la tension appliquée aux bornes de    Cz,   devient, dans ces conditions, de plus en plus petite. Ce phénomène est dû en premier lieu aux pertes dans les isolants de support ; 2.

   Le      capacitron     lui-même ne présente pas une résistance interne infinie et partant prélève de l'énergie à la source, en altérant considérablement la différence de potentiel existant à ses bornes en particulier lorsque cette même source présente une résistance interne considérable ; 3. Le      capacitron     étant essentiellement un élément capacitif, lorsqu'on veut    l'associer   à une source à haute résistance interne, sa présence même introduit une constante de temps dans la réponse transitoire de celle-ci ; 4.

   Aux très faibles valeurs des    différences   de tension qui lui sont appliquées, l'incurvation du   pied   de la courbe de la diode est telle que ces mêmes signaux sont pratiquement inopérants et    l'effet   de variation de la capacité est difficilement décelable. 



  On considérera maintenant le schéma de la    fig.   3 où l'on retrouve tous les    éléments   de la    fig.   1 auxquels on a ajouté un    microampèremètre   M en série avec    R,   et la diode    D:,   en série avec la    résistance      R.   ; dans la branche A du circuit d'entrée est disposée une résistance    Rl   et la batterie    Bl   est insérée en série avec    C,      L,.,      D_.   et    R,,   entre les points X et Y. 



     B1   débite un très faible courant dans le sens de Y vers X par    Ct.   ,    L,      D.   et    R,.   



     D.,   est une diode semi-conductrice présentant une valeur de résistance très élevée dans le sens inverse à celui de sa conduction normale et une valeur beaucoup plus faible dans le sens de sa conduction directe, c'est-à-dire dans le sens du point de jonction de    Rl   et    L,   vers X, pour autant qu'aucune    différence   de potentiel autre que celle due au passage du courant débité par    Bl   n'existe à ses bornes. 



  Cette différence de potentiel est forcément très faible puisque    Bl   débite dans le sens de conduction de    D.,   . 



  Étant donné les très faibles valeurs des résistances ohmiques de    L,   et de D., dans les conditions exposées, le courant débité par B sera déterminé principalement par l'ensemble série CL, et R, et, si R2 a une valeur    ohmique   très grande par rapport à    C.",   la valeur du courant dans le circuit sera principalement régie par R,. 



  Le passage du courant dans le circuit Y,    C,,,      L,      D.   et    R,   vers X détermine aux bornes de    C,   et de D, deux chutes de tension qui sont choisies de façon telle que    C,,   soit polarisée à une valeur bien déterminée fixant la grandeur de sa capacité électrostatique et que    D.,   se trouve polarisée à un point de fonctionnement tel qu'une très faible variation du courant débité par    Bl   fasse croître ou décroître brutalement l'état de conduction de cette diode. 



  On appliquera maintenant entre A et B une différence de potentiel telle que A soit rendu négatif par rapport à B et on supposera    L.   alimentée par C et D comme précédemment exposé. En rendant A négatif par rapport à B, on rend l'anode N de    D.,   négative par rapport à sa cathode K ; il en résulte que l'état de    conductibilité   de    D,   est fortement altéré et que le courant dans le circuit Y, C",    L,      D.,      R,   X subit une diminution considérable.

   La chute de tension aux bornes de    Cv   tend de plus en plus, en valeur absolue, vers zéro, d'où résulte une variation considérable de la fréquence d'accord 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 de    Ll,   Ci ,    C,   par suite de la variation de capacité impartie à C,, du fait de la variation de la chute de tension à ses bornes. Le courant redressé apparaissant en M subit une    fluctuation   considérable de même que la tension indiquée par V. 



  Le même résultat pourrait être obtenu en connectant Ri à la cathode de D_., et en rendant A positif par rapport à B. 



  Par un choix judicieux des valeurs de D.,,    R.,   RI et C,,, il est possible d'introduire entre A et B des signaux de très faible amplitude (de l'ordre de quelques millivolts), issus de sources à très haute résistance interne    (10l    à    101=   ohms) et    d'observer   en M des variations de courant accusant une amplification en intensité de l'ordre de 120 à 140 décibels. 



  Tout se passe comme si la diode    D.,   , par suite des variations imparties à sa résistance interne, aux très faibles courants considérés, fournissait à C,, une différence de potentiel considérablement amplifiée du signal apparaissant entre A et B. 



  Puisque l'ensemble ne comporte aucun élément chauffant et que, sauf la batterie    Bl,   tous les autres éléments constitutifs du circuit décrit sont soit passifs, soit inusables, le transformateur d'impédance décrit est stable dans le temps et fournit des indications parfaitement reproductibles. 



  D'autre part, les courants débités par    Bl   étant de l'ordre du micro-ampère et moins, en prenant pour    Bl   un ou plusieurs éléments de pile au mercure, par exemple, un fonctionnement continu de plusieurs années consécutives peut être obtenu. 



  Quoique la sensibilité du circuit qui vient d'être décrit soit très    grande   et que l'amplification de courant obtenue soit considérable, il est possible de l'améliorer comme indiqué ci-dessous. 



  En    fig.   4, le circuit oscillant est constitué par une bobine    d'induction      Ll   semblable à celle    Ll   de la    fig.   3 mais    pourvue   d'une prise médiane P,    reliée   en Y au positif de la batterie    Bl   ; son enroulement est shunté par deux diodes ci-après appelées   jonctions   semi-conductrices identiques    C,.l   et    Cz.   similaires à    C,   de la    fig.   3, montées en opposition-série.

   En l'absence de signal entre A et B, la batterie    Bl   débite un courant allant de Y vers X, en passant de P en J par le demi-enroulement supérieur (au dessin) de    Ll   et la jonction    Cz.l   et de P en J encore par l'autre demi-enroulement de    Ll   et la    jonction      C,...   



  Ces deux courants, de même intensité, se recombinent en J pour circuler ensuite au travers de L,.,    D_,   et R,. 



  Si maintenant, un générateur extérieur alimente    L..,   qui est couplée    inductivement   à    Ll   de la    fig.   4 et disposée symétriquement par rapport au point P, et si l'on applique entre A et B un    signal.   tel que A soit négatif par rapport à B, on altère la conductance de la diode    M   comme indiqué dans la description se rapportant à la    fig.   3 mais, au lieu    d'affecter   le courant traversant une seule jonction C,, comme en    fig.   3, cette altération de conductance affecte mainte-    nant   le courant traversant les deux jonctions    C,l   et    C,   ;

   on obtient dès lors une variation relative de capacité aux bornes de    Ll   de la    fig.   4 beaucoup plus importante que celle obtenue dans le circuit de la    fig.   3. Si les points P et J sont parfaitement   médians  , la bobine    L,   devient inutile. 



  On voit encore à la    fig.   4, couplé    inductivement   par    L;,   et    capacitivement   par    C,,   à L, , un    discrimi-      nateur   de phase constitué par    L.;,   qui est en tous points identique à L, , par les jonctions semi-conductrices    C,;;

     et    C,,l   identiques à    C,.1   ou    C,..,,   par les diodes    redresseuses   Dl et    D'1,   par les filtres    Cil,      Lil,      Cf.,   et    C'il,      L'il,      C'i@   identiques entre eux et dans leurs constituants, par les selfs d'arrêt haute fréquence    L.l   et    L_;   et finalement par les résistances de charge    R;i   et    R',,   pouvant être équilibrées par    Rl.      U1   et    U,   sont les bornes d'utilisation.

   Pl est un curseur mobile sur    R,   ; il est relié en W en un point de la batterie    Bl.   



  Toute variation d'accord impartie au circuit, de part et d'autre d'une fréquence initiale d'accord pour laquelle le circuit    (Ll-CzI-C,._,)   a été ajusté, se traduit par l'apparition, aux bornes U,,    U,   du réseau redresseur symétrique le chargeant, de courants qui, dans certaines limites, sont proportionnels au désaccord imparti et qui ont des polarités dépendant du signe    affectant   ce même désaccord. 



  Dans le cas de la    fig.   4, la fréquence d'accord de    Ll,      C,.l   et    C,.,,   est susceptible de varier en fonction d'un signal de polarité convenable appliqué entre A et B.    L.,   C,3 et C,.; est ajusté à une fréquence telle qu'en l'absence de signal entre A et B, aucun courant ne    circule   entre U, et U.,. 



  Le courant qui circule entre    Ul   et    U:,   est, dans certaines    limites,   proportionnel au signal appliqué entre A et B et est toujours de même signe puisque la polarité négative de A par rapport à B doit toujours être respectée. Les courants circulant entre    Ul   et U, sont, dans les limites de proportionnalité, des versions très fortement amplifiées des courants circulant en RI. 



  Le circuit de la    fig.   4 appelle encore une observation On    utilise   comme éléments redresseurs des diodes semi-conductrices qui présentent deux particularités indésirables mises en relief en    fig.   5. Cette figure représente la    courbe   tension-courant de deux familles de diodes semi-conductrices. 



  Les régions    A-B   pour la famille des diodes au germanium et    A'-B'   pour la famille des diodes au silicium sont nettement incurvées, ce qui implique, dans ces régions des caractéristiques, une opération non linéaire du redressement ou de la démodulation. 



  Dans la région    C-A   pour le germanium et la région    C-A'   pour le silicium, c'est-à-dire pour des signaux    d'amplitudes   inférieures à 0,15 volt pour le germanium et 0,6 volt pour le silicium, il n'y a pas de redressement ou démodulation par ces diodes. 



  Pour    obtenir   un fonctionnement satisfaisant en redresseur ou démodulateur de ces éléments pour de 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 faibles signaux d'attaque, il y a donc    lieu   de les polariser. Ce résultat est réalisé dans le montage comprenant d'une part les diodes Dl, D'1 qui sont polarisées par une même source et qui sont identiques, d'autre part, les résistances    R3,      R'3,      R4   ainsi que le    curseur   Pl sur    R4   et la prise W sur la-batterie    Bl.   Aucune compensation spéciale n'est nécessaire pour ramener les index de l'appareil de mesure au zéro en cas d'absence de tension à haute fréquence sur    Ll,   ce qui n'est pas le cas dans d'autres montages. 



  On remarquera que la polarisation de l'élément redresseur pourrait être obtenue dans le circuit de la    fig.   3, comme indiqué en    fig.   6. 



  Au lieu de retourner la connexion de sortie des appareils de mesure M et V directement au pôle positif de B1, celle-ci serait retournée à une prise effectuée sur B1, au point W qui est le siège d'une tension de l'ordre de - 1,5 volt par rapport à Y, par exemple. 



  Mais, dans ces conditions, même en l'absence de H.F. en    Ll,   le circuit de mesure est le siège d'un courant débité par la section    X-W   de B1 et les index des appareils M et V accusent la présence de ce courant et fournissent donc une indication indésirable. 



  Pour ramener les index au zéro en l'absence de H.F. en    Ll,   il y a lieu de prévoir un circuit de compensation comprenant la source S débitant un courant de sens opposé à celui traversant initialement M et V ainsi qu'une résistance    ajustable   R,, et une diode    D;3   identique à Dl. 



  En agissant sur la valeur    ohmique   de    R,,   il est possible de ramener les    index   de M et de V au zéro. La présence de la diode    D;   est justifiée par la nécessité de donner au circuit de compensation un coefficient de température aussi semblable que possible à celui du circuit dans lequel la compensation est opérée. 



  Quoique satisfaisant pour des mesures ou contrôles à faible durée dans. le temps, les méthodes de compensation du genre de celle qui vient d'être exposée ne sont pas sans critiques. 



  On observe, en effet, des phénomènes de dérive dus en particulier à    l'inidentité   électrique des circuits, aux coefficients de température des sources de compensation, etc., etc., qui font que de fréquentes retouches du réglage de    R"   sont nécessaires. Rien de ceci n'existe dans le cas de la    fig.   4. 



  En résumé, le circuit de la    fig.   4 présente sur celui de la    fig.   3, les avantages suivants 1. Pour un même signal appliqué aux bornes d'entrée A et B des deux circuits, le désaccord obtenu dans le circuit accordé de la fia. 4 est plus    im-      portant   ; 2. Le montage des diodes de redressement dans un circuit diphasé permet de se passer d'un circuit extérieur de compensation et possède également une propriété compensatrice des effets de température sur les circuits de redressement. Dès lors, le circuit schématisé en    fig.   4 est nettement plus sensible que celui de la    fig.   3 et fournit des amplifications beaucoup plus importantes que ce dernier. 



  \ Il est possible de coupler à    Ll   de la    fig.   4 plusieurs    discriminateurs   de phase    similaires   et de les    prérégler   de façon telle qu'ils. fournissent un signal à leurs bornes de sortie correspondant à une série de valeurs    préassignées   du signal appliqué entre A et B. 



  D'autres types de    discriminateurs   peuvent être employés en lieu et place de celui indiqué en    fig.   4 à titre d'exemple. Les    discriminateurs   de fréquence du type    Round-Travis   et dérivés, les    'discriminateurs   de phase du type    Foster-Seelsy   et dérivés, les détecteurs de rapport, etc., etc., peuvent être    utilisés.   



  La    fig.   7, qui montre un dispositif à oscillateur incorporé est identique au schéma de la    fig.   4 en ce qui concerne le circuit    Ll,      C,1,      C,:,   et le    discrimina-      teur   de phase qui lui est associé, sauf cependant que la batterie    Bl   et l'enroulement    L2   ont disparu. 



  Le circuit oscillant    Ll,      C,1,      C,2   est maintenant introduit dans le circuit du collecteur d'un transistor    Trl   alimenté à partir d'une source de tension stabilisée par    R5   et par la diode de    Zener      Zl.   



  La polarisation de la base de    Trl   est obtenue par le diviseur    R3   et    R,l   où    R4   est une résistance à coefficient de température négatif découplée par    C@.   Dans le circuit d'émetteur de    Trl   est disposée une résistance élevée    R6   destinée tout d'abord à augmenter l'impédance de sortie de    Trl,   impédance qui est branchée en parallèle sur L1,    Cv1,      C2,2   et à réduire ainsi l'amortissement causé par    Trl   sur ce circuit et, d'autre    part,

     à réduire la dérive thermique de    Trl.   La batterie    B1   de la    fig.   4 est remplacée par le potentiomètre P1 et la tension de polarisation des diodes du    discriminateur   de phase est prélevée sur la tension stabilisée par l'intermédiaire du potentiomètre    P2.   Un diviseur capacitif C1 et    C2   assure la réaction    HF   et le transistor    Trl   oscille selon le montage bien connu de    Colpitts   sur une fréquence fondamentalement définie par les valeurs électriques de    Ll,      C,l   et    Cz@.   L'appareil peut commander un relais    (Rel).   



  Le circuit représenté par ce schéma est susceptible d'un fonctionnement satisfaisant dans une gamme de températures de - 10 à    -h   600 C environ. 



  La charge appliquée entre U1 et    U.   peut être généralement quelconque et être soit un    relais,   un amplificateur supplémentaire, un dispositif d'alarme, un appareil de mesure ou un enregistreur, etc., etc., sans limitation d'aucune sorte. 



  Le transistor    Trl   de la    fig.   7 peut être remplacé par    n'importe   quel système d'entretien des oscillations en    Ll,      C,.,,      C,,.,,   soit par un transistor à double base, par un transistor à    effet   de champ, un tube électronique, un dispositif mécanique, etc., etc., sans aucune limitation. 



  Le circuit d'entretien peut être généralement quelconque,    Clapp,      Meissner,      Hartley,      Mesny,   etc., 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 dans le cas de dispositifs d'entretien à tubes électroniques ou à semi-conducteurs. 



  Le mode de couplage entre le circuit détecteur des variations de fréquence et ce même circuit peut être généralement quelconque, soit inductif, capacitif, galvanique, électronique ou à    semi-conducteur   et ceci sans limitation. L'utilisation de chaînes    amplifi-      catrices   intermédiaires entre le circuit oscillant et le détecteur est considéré comme élément ou circuit de couplage. 



  Le schéma de la    fig.   8 représente le circuit d'un dispositif de mesure d'une fréquence susceptible de varier ; ce circuit est constitué d'un transformateur d'impédance à très haute sensibilité dans lequel on obtient pratiquement l'élimination des influences de température de la façon suivante Deux oscillateurs, similaires à celui de la    fig.   7 et marqués I et II sont construits de façon à être aussi identiques que possible tant aux points de vue électrique que mécanique. 



  Chaque oscillateur attaque un étage séparateur comportant le transistor    Tr2   et le transistor    Tr4.   En l'absence de signal entre A et B et A' et B', les deux oscillateurs sont ajustés rigoureusement sur une seule et même fréquence. 



  Les séparateurs    Tr2   et    Tr4   débitent à leur tour dans un mélangeur équilibré composé de deux transformateurs    H.F.   d'adaptation, Tl et T,, et de deux diodes de démodulation    D",l   et    D",21   chargées par le transformateur    T.;   shunté par le condensateur C. 



  Les deux oscillateurs et séparateurs étant identiques et le démodulateur étant commun et symétrique, les variations simultanées de température    affectant   l'ensemble de ces circuits resteront sans    effet   et le courant aux bornes du primaire du transformateur    T3   restera nul. 



  Si maintenant l'on    applique   entre A et B un signal de polarité convenable, A' et B' demeurant sans excitation, le mélangeur deviendra le siège de deux courants de fréquence 01 et    0.,   tels que si Il est la fréquence de l'oscillateur 1 et    f.=   la fréquence de l'oscillateur 2 
 EMI6.20 
 Du fait de la présence du condensateur C et de par la construction même de l'enroulement primaire de    T;   ;, la composante 0, qui est à basse fréquence et qui représente la variation de fréquence impartie à l'oscillateur 1, par suite de l'application d'un signal entre A et B, apparaît au secondaire de    T3.   



  En passant par les diodes    limitatrices      D,,l   et D",, le signal de fréquence, est transformé en une onde pratiquement    rectangulaire   qui est amplifiée par les transistors    Tr5   et    Tr6   et appliquée à la base du transistor    Tr7.   Celui-ci fonctionne comme un interrupteur commandé. 



  La tension de collecteur de    Tr7   varie en effet entre deux extrêmes qui sont la tension de seuil du collecteur proprement dit (environ 0,3 volt) et la ten-    sion   stabilisée d'alimentation, apparaissant aux bornes de la diode de    Zener   Z moins la faible chute de tension aux bornes de la résistance de charge disposée en série avec le collecteur de    Tr7.   



  Les variations de tension du collecteur de    Tr7   sont appliquées, par un sélecteur    S,   , à un condensateur convenablement dimensionné. 



  Si le courant de charge ou de décharge de ce condensateur est mesuré par un système intégrateur, en l'occurrence un micro-ampèremètre monté entre    Ul   et    U,   on obtient des élongations de l'index de cet appareil qui sont directement proportionnelles à la fréquence pour autant que la constante de temps de charge du condensateur soit suffisamment petite. 



  Ce   fréquencemètre   à transistors est très largement indépendant de la température, étant donné que la tension de seuil du collecteur de    Tr7   qui pourrait perturber les mesures est peu affectée par la température. 



  On peut évidemment connecter entre    Ul   et    U.,   n'importe quelle charge convenablement adaptée telle qu'un relais, un enregistreur ou un dispositif d'alarme. 



  L'ensemble du circuit décrit peut être également réalisé au moyen de tubes électroniques. 



  On considérera maintenant le circuit schématisé à la    fig.   9 dans lequel    Trl   est un transistor oscillateur selon le schéma de la    fig.   7 ;    Tr2   est un transistor amplificateur-séparateur H.F. 



  Dl est la diode de détection ; Tri et    Tr4   sont deux transistors amplificateurs à courant continu stabilisés en température. 



  Dans le circuit collecteur de    Tr4   sont montés, en série, un relais      Rel     et un milliampèremètre M. On suppose d'abord qu'aucun signal n'est appliqué entre A et B et que le circuit oscillant de    Trl   est accordé sur une fréquence    F,-',   (voir    fig.   11) où    F,   est la fréquence de résonance du circuit oscillant inséré dans le collecteur de    Tr2.   



  Si maintenant l'on introduit entre A et B une source de tension d'amplitude progressivement variable, si l'on observe les élongations de l'index de M et si l'on construit le diagramme des intensités lues en M en fonction du signal appliqué entre A et B, on obtient une courbe A    (fig.   11). 



  Lorsque le signal appliqué atteint une valeur correspondant au point P de cette courbe, le relais      Rel     se ferme jusqu'au moment où le signal, dont on continue à faire croître l'amplitude, atteigne une valeur correspondant au point O sur la même courbe, puis s'ouvre à nouveau. 



  Le fonctionnement du relais est donc sélectif en fonction de l'amplitude de la tension d'excitation du circuit. 



  Si maintenant l'on introduit comme élément de couplage entre    Trl   et    Tr2,   un des réseaux représentés à la    fig.   10a, 10b ou 10c, la courbe de résonance de l'ensemble se resserre par suite de l'accroissement de sélectivité impartie au circuit. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Par l'utilisation d'un transformateur doublement accordé comme liaison entre    Trl   et    Tr2,   on obtient un accroissement de la réponse sélective du relais    Rel       ,   accroissement résultant de    l'effet   de    filtre   de bande. Cet    effet   est représenté par la courbe B de la    fig.   11. 



  La mise en    oeuvre   d'un multiplicateur de surtension (Q multiplier) schématisé en    fig.   10b, fournit une sélectivité encore accrue et réglable par la résistance    ajustable   R,. 



  Le gain en sélectivité obtenu par un tel circuit est indiqué par la courbe C de la fi-. 11. 



  Finalement, le filtre à cristaux piézoélectriques    X,   et    X.,   de la    fig.   10c permet l'obtention d'une réponse sélective de      Rel     comme indiqué par la courbe D de la    fig.   11. 



  L'examen des quatre diagrammes de réponse sélective de la    fig.   11 montre, en outre, qu'en augmentant la    sélectivité   d'ensemble d'un réseau tel que celui de la    fig.   9, on augmente la sensibilité du système. 



  En effet, si l'on considère un courant de repos fixé à 0,5    mA,   par exemple, dans le circuit du collecteur de    Tr4   et représenté par les points    Z,   ,    Z=,      Zs   et    Z,   sur chacune des courbes de la    fig.   11. on observe que pour passer de    Z1   à P, il faut une variation d'amplitude du signal appliqué de 4,3    mV   à 9,5    mV   soit 4,2    mV   du signal d'entrée. 



  Entre    Z2   et    P,,   il ne faut que 10,5 - 7,5 = 3    mV.   Entre    Z3   et    P,   il ne faut que 11- 9,6 = 1,4    mV.   Entre    Z-1   et    Pï,   il ne faut que 0,4    mV   environ. Si donc on introduit entre C et D de la fi-. 9 une source    ajustable   de tension convenablement polarisée, le relais   opérera 5> pour les variations indiquées pour autant que la source introduite entre C et D soit préalablement ajustée aux valeurs de tensions correspondant aux points    Zl,      Z.,      Z,,   et Z-1. 



  Si l'on considère, d'autre part, que la    résistance   R,. en série dans l'émetteur de    Trl   peut être rendue variable, alors en agissant sur R,., il est possible de commander l'amortissement plus ou moins grand du circuit oscillant en série dans le collecteur de    Trl   et partant d'aplatir   en plus ou en moins  , la courbe de résonance du circuit oscillateur, ce qui fournit une possibilité complémentaire de réglage de la courbe de réponse de l'ensemble. 



  On donnera ci-après à titre indicatif : trois exemples d'appareil constituant d'autres formes d'exécution de l'objet de l'invention. 



  Le circuit de la    fig.   12 est une variante de montage symétrique dans lequel deux circuits    oscillants   à    capacitrons,      C,,   et    C'Z,   sensibilisés par les diodes    D;   et    D',,   sont montés en opposition. La source    B,   fournissant la tension de polarisation est montée entre une borne commune aux deux résistances    R,),      R'2   disposées en série avec les diodes    D.   et    D'2   à conductivité variable, et une    borne   commune aux deux éléments    inductifs   des circuits oscillants excités par un oscillateur commun. Les    bornes   de sortie sont M, M', P.

   Dans le schéma de la    fig.   13, le transformateur d'impédance    actionne   un relais. 



  Un premier transistor    Trl   est monté en oscillateur    Colpitts   et fournit à    L>   la tension haute fréquence requise pour le    fonctionnement      correct   du circuit ; à la sortie du transformateur d'impédance sont disposés deux transistors    Tr2,   Tri destinés à augmenter la sensibilité de ce transformateur d'impédance et à fournir la puissance nécessaire à    l'ac-      tionnement   du relais    Rel.   



  Un potentiomètre Pot, permet de régler la polarisation de    Tr2   de façon telle qu'en l'absence de signal entre A et B, aucun courant ne circule dans le circuit du collecteur de Tri. 



  La sensibilité de l'ensemble est réglable au moyen de la résistance    ajustable      Raj   insérée entre le collecteur de    Tr2   et la base de Tri. 



  Les transistors    sont      alimentés   par une    source   de tension commune,    B,,   , stabilisée par deux diodes de    Zener   montées en cascade. 



  Le schéma de la    fig.   14 est la    mise   en application du circuit    schématisé   en    fig.   12 mais dans lequel l'alimentation en haute fréquence est assurée au départ d'un    oscillateur   à transistor    TrI      stabilisé   en fréquence par un cristal de    quartz   Q.

   Un second transistor    Tr2   sert d'étage séparateur et fournit la puissance requise aux enroulements de couplage    L2   et    L'.,   ; un amplificateur à deux étages travaillant en opposition Tri    -i-      Tr5   et    Tr4      -f-      Tr6   fournit le gain complémentaire pour    l'actionnement   de l'indicateur V et du relais    Rg.   



  L'ensemble est    alimenté   par deux    sources   Ba et    Ba,   de tensions respectivement    stabilisées   par des diodes de    Zener      Z,      -f-      Zz   et    Zy      -I-      Z4.   



  Pour terminer, il y a lieu de préciser la nature des éléments et    circuits   qui, branchés aux bornes d'entrée A et B des réseaux    décrits;      ci-dessus   sont susceptibles de les faire fonctionner. 



  En fait, n'importe quel    détecteur   ou source, généralement quelconque branché entre A et B et capable de fournir une tension minimum de l'ordre du millivolt et ne présentant pas une résistance interne supérieure à    101s   ohms est utilisable. 



  On peut citer à titre d'exemple non limitatif, les chambres d'ionisation, compteurs    Geiger-M'ûller,      photomultiplicateurs   et tous tubes à vide, électrodes de mesure du pH, du rH ou de la conductivité, les cellules photoélectriques de tous types, les capteurs piézoélectriques, etc.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I Circuit de transformation d'impédance comprenant, monté entre des bornes d'entrée à relier à une source de signaux à impédance élevée, et des bornes de sortie à relier à un appareil d'utilisation, au moins un circuit oscillant dont la fréquence d'accord est modifiée par les signaux d'entrée et dont au moins un élément capacitif est constitué par une diode à jonction semi-conductrice à très haute résistance lorsqu'une tension électrique lui est appliquée dans le <Desc/Clms Page number 8> sens inverse et dont la capacité électrostatique est rendue variable par l'application à ses bornes d'une tension électrique placée sous la
    dépendance des signaux d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend, associée au circuit oscillant de manière à influencer la variation de tension aux bornes de la diode citée en premier lieu, une deuxième diode reliée, d'une part, au circuit oscillant, et ceci par une résistance et par une source de tension de polarisation et, d'autre part, aux bornes d'entrée, cette résistance et cette source étant choisies de façon que les variations de la tension auxdites bornes d'entrée modifient brusquement la conductivité de ladite deuxième diode. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Circuit suivant la revendication I, dont le circuit oscillant est excité dans une région linéaire des flancs de sa courbe de résonance et est relié par un organe redresseur à une charge d'utilisation, caractérisé en ce qu'il comprend, en dérivation sur la première diode et sur la source associée, et en parallèle sur les bornes d'entrée du transformateur d'impédance qui attaquent ce dernier par une résistance en série, une branche de circuit comprenant, d'une part, ladite résistance qui est de valeur élevée par rapport à la résistance de la première diode, d'autre part,
    la seconde diode semi-conductrice qui est de caractéristiques telles qu'une très faible variation du courant qui la traverse modifie brusquement son état de conduction. 2. Circuit suivant la revendication I, caractérisé par une capacité disposée entre la première diode et l'élément inductif du circuit oscillant, et par une self de choc insérée entre la première diode et la seconde. 3. Circuit suivant la revendication I et la sous- revendication 2, caractérisé en ce que les valeurs et les caractéristiques des éléments sont choisies de fa- çon que les variations du courant dans la résistance de charge soient proportionnelles aux variations du courant dans la résistance montée en série dans le circuit d'entrée. 4.
    Circuit suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième circuit oscillant identique au premier et monté en opposition avec lui, la source fournissant la tension de polarisation étant montée entre une borne commune aux deux résistances en série avec les diodes à conductivité variable et une borne commune aux deux éléments inductifs des circuits oscillants, circuits qui sont par ailleurs excités par un oscillateur commun. 5.
    Circuit suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième circuit oscillant identique au premier et monté en opposition avec lui, la source fournissant la tension de polarisation étant montée dans une branche de circuit comprenant une seule diode à conductivité brusquement variable et disposée entre une borne commune aux deux premières diodes, qui sont reliées en série-opposition, et une borne commune aux deux éléments inductifs des circuits oscillants, circuits qui sont par ailleurs excités par un oscillateur commun (fig. 4). 6.
    Circuit suivant la revendication I et la sous- revendication 5, caractérisé en. ce qu'au circuit oscillant, qui est donc à deux moitiés symétriques, est relié au moins un discriminateur de phase relié à des bornes de sortie. 7.
    Circuit suivant la revendication I et la sous- revendication 5, caractérisé en ce qu'au circuit oscillant, qui est donc à deux moitiés symétriques, est relié inductivement un circuit composé de deux enroulements symétriques shuntés par deux diodes identiques auxdites premières diodes et montées en oppo- sition-série, les points de liaison des bornes non communes de celles-ci et des enroulements correspondants étant reliés par deux redresseurs symétriques à deux éléments de filtre en zc comprenant chacun une self et deux capacités,
    les sorties desdits filtres étant reliées aux bornes de sortie de l'appareil entre lesquelles est disposée une résistance à prise intermédiaire réglable reliée en un point de potentiel choisi de la source fournissant la tension de polarisation. 8. Circuit suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur incorporé à transistor dont le circuit de base contient une thermistance, cette thermistance de même que plusieurs autres éléments thermosensibles étant destinés à supprimer les dérives thermiques.
    REVENDICATION II Utilisation du circuit suivant la revendication I, dans un dispositif de mesure d'une fréquence comprenant deux oscillateurs identiques dont les circuits oscillants sont commandés chaque fois par une diode à conductivité variable associée à deux diodes faisant fonction de capacités variables et montées en oppo- sition-série, oscillateurs dont les sorties attaquent, par l'intermédiaire d'étages séparateurs,
    un mélangeur équilibré comprenant deux diodes démodulatri- ces attaquant en montage symétrique un transformateur à basse fréquence dont la tension de sortie amplifiée est transformée en une onde rectangulaire re- çue par un intégrateur.
CH444661A 1960-05-23 1961-04-14 Circuit transformateur d'impédance et utilisation de ce circuit CH402177A (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE469433 1960-05-23
BE474997 1960-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH402177A true CH402177A (fr) 1965-11-15

Family

ID=25655261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH444661A CH402177A (fr) 1960-05-23 1961-04-14 Circuit transformateur d'impédance et utilisation de ce circuit

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH402177A (fr)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2933224B1 (fr) Circuit de mesure
EP0519804A1 (fr) Capteur de courant utilisant un magnétomètre directionnel à résonance
EP0150140B1 (fr) Circuit de polarisation d&#39;un transistor à effet de champ
EP0499589A1 (fr) Dispositif de mesure de courants
EP0463919B1 (fr) Magnétomètre directionnel à résonance
EP0401136A1 (fr) Procédé et dispositif de détection compensé en température de l&#39;oscillation d&#39;un circuit résonant
FR2685474A1 (fr) Circuit d&#39;exploitation pour capteur inductif dont l&#39;inductance depend de la grandeur a mesurer.
FR2641127A1 (fr)
EP1217707B1 (fr) Dispositif de détermination du courant primaire d&#39;un transformateur de courant comportant des moyens de correction de saturation
EP0157697B1 (fr) Oscillateur piézo-électrique fonctionnant en mode apériodique
CH402177A (fr) Circuit transformateur d&#39;impédance et utilisation de ce circuit
EP0825343A1 (fr) Procédé et dispositif de diagnostic de l&#39;allumage d&#39;un moteur thermique par mesure de l&#39;impédance d&#39;ionisation
EP2830215A1 (fr) Preamplificateur de charge
EP0296005B1 (fr) Magnétomètre à résonance magnétique nucléaire
EP0622635A1 (fr) Capteur de courant pour courants alternatifs
EP0143041A2 (fr) Dispositif de compensation de la sensibilité à l&#39;accélération d&#39;un oscillateur
EP0738894A2 (fr) Dispositif capteur de courant à détecteur de champ magnétique
FR2479602A1 (fr) Circuit de commande du courant de repos d&#39;un etage amplificateur de classe ab
CH642205A5 (fr) Circuit amplificateur pour sonde de mesure.
EP0356273A1 (fr) Dispositif à capteurs optiques principal et secondaire
EP0609113B1 (fr) Dispositif de mesure d&#39;un paramètre électrique continu, tel qu&#39;une tension
EP2533418B1 (fr) Dispositif de neutrodynage d&#39;un signal obtenu par transposition à une haute fréquence d&#39;un signal utile fourni par un équipement
FR2648224A1 (fr) Circuit pour la production d&#39;un signal electrique de sortie proportionnel a la difference entre une temperature presentant de l&#39;interet et une temperature de reference
FR2715869A1 (fr) Installation industrielle haute-fréquence, pour le traitement de matériaux, équipée de double mélangeurs équilibrés.
FR2511560A1 (fr) Circuit amplificateur