Montre électronique
Dans le brevet principal No 463400, il est déjà proposé de réaliser une montre électronique comprenant un balancier portant un aimant permanent, une bobine de commande et une bobine motrice coaxiales et superposées, connectées respectivement dans le circuit d'entrée et le circuit de sortie d'un transistor, et dont l'axe magnétique commun est perpendiculaire au plan du balancier, l'axe de l'aimant ne coincidant pas avec l'axe commun des bobines lorsque le balancier est au repos, et des moyens permettant l'autodémarrage du balancier.
Cette montre est caractérisée par le fait que lesdits moyens sont constitués par une liaison conductrice entre la base du transistor et l'un des pôles de la source de tension appliquant au transistor une tension de polarisation commutant ce transistor dans l'état conducteur, et par au moins un élément électrique connecté dans le circuit de la base du transistor, permettant de supprimer cette tension de polarisation, lorsque les tensions induites dans le circuit de base par la bobine de commande suffisent à entretenir l'oscillation du balancier.
Dans une forme d'exécution décrite dans le brevet principal , comprenant deux transistors d'amplification en cascade, la tension de la batterie appliquée au circuit d'alimentation des deux transistors est divisée par un pont en sorte d'appliquer à la base du second transistor un potentiel propre à permettre le démarrage sous l'influence du courant émetteur-collecteur traversant la bobine motrice, le point d'application du potentiel de base étant relié à l'émetteur du premier transistor par l'inter médiaire d'une capacité présentant une constante de temps telle que, sous l'action des impulsions traversant ce transistor lorsque le balancier oscille, elle retient une charge dont le potentiel annule au moins partiellement celui appliqué à la base du second transistor,
dont la consommation d'énergie diminue en conséquence ellemême dès que le balancier atteint son régime de marche normale. Le second transistor travaille en classe A au démarrage et en classe B au cours de fonctionnement normal, ce qui permet d'avoir un gain relativement élevé au démarrage facilitant celui-ci et une consommation de courant réduite en régime stationnaire. L'utilisation d'un diviseur de tension ne permet cependant pas de fournir une tension de polarisation suffisante pour qu'il soit possible d'utiliser des transistors au silicium dont la grande stabilité thermique les font préférer aux transistors au germanium.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. Elle a pour objet une montre électronique selon la revendication du brevet principal, comprenant un premier transistor dont l'émetteur est relié à l'un des pôles de la source de courant à travers une première résistance et dans le circuit base-émetteur duquel se trouve la bobine de commande et un condensateur, et un second transistor dans le circuit de collecteur duquel se trouve la bobine motrice et dont la base est connectée à l'émetteur du premier transistor, caractérisée par le fait que ledit condensateur est chargé à travers la première résistance et une seconde résistance par la source de courant et que la première résistance est montée dans le circuit émetteur-base du second transistor, de telle manière que la tension de charge du condensateur produit,
pendant les oscillations mécaniques du système en régime transitoire, à la base du premier transistor, un potentiel tel que ce transistor fonctionne en classe A, que le second transistor, pendant les oscillations en régime transitoire, fonctionne également en classe A, et que, pendant les oscillations en régime stationnaire, les deux transistors fonctionnent en classe B, la tension aux bornes du condensateur se maintenant à une tension inférieure à la tension de seuil du premier transistor en raison de la perte, par le condensateur, d'une grande partie de sa charge.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention=
Les fig. 1 et 2 en sont les schémas électriques.
Le circuit représenté en fig. 1 comprend une source de courant S, une bobine de commande B1 et une bobine motrice B2, deux transistors T1 et T2.
Le circuit base-émetteur du transistor T1 comprend la bobine de commande B1 et un condensateur 4 qui se charge à travers les résistances 1 et 2, désignées plus loin également par seconde, respectivement première résistance.
Un condensateur 5 est disposé entre la base et le collecteur du transistor T1. Une résistance 3 est montée sur le circuit d'alimentation.
Le transistor T2 comprend dans son circuit baseémetteur la résistance 2 et dans le circuit collecteurémetteur la bobine motrice B2 et la source de courant S.
La base du transistor T1 est connectée au pôle négatif de la source de courant S par l'intermédiaire de la bobine de commande B1 et la résistance 1. Cette dernière est dimensionnée pour qu'en l'absence d'oscillation ou pendant le régime transitoire, ce transistor fonctionne en classe A.
Le transistor T2 dont la base est reliée directement à l'émetteur T1 est amené à fonctionner également en classe A, en l'absence d'oscillation mécanique du système, ou pendant le régime transitoire, par un dimensionnement judicieux de la résistance 2. La bobine motrice
B2 est branchée en série dans le circuit de collecteur du second transistor.
Du fait que l'ensemble de l'amplificateur fonctionne en classe A, son gain est très élevé même pour des signaux très petits. Ce gain est suffisant pour que la moindre fluctuation du courant dans la bobine motrice, provoquant de petits déplacements du balancier amorce le démarrage des oscillations du système balancier-spiral.
Les fluctuations du courant dues au bruit de fond du transistor sont, par exemple suffisantes pour amorcer le mouvement d'oscillation mécanique.
D'autre part, le moindre mouvement du balancier provoque l'induction d'une petite force électromotrice dans la bobine de commande qui, après amplification, amorce le démarrage des oscillations mécaniques. Le petit déplacement du balancier provoqué par l'établissement du courant de repos caractérisant le fonctionnement en classe A est suffisant pour amorcer cette oscillation.
Les deux phénomènes dont nous venons de parler, garantissent dans n'importe quelles conditions, l'auto démarrage des oscillations du système balancier-spiral.
Lors de la mise sous tension, le condensateur 4 se charge au travers des résistances 1 et 2. Sa tension de charge se stabilise momentanément à une valeur légèrement supérieure à la tension de seuil base-émetteur de
T1, établissant ainsi le régime de fonctionnement en classe A.
Dès cet instant, le balancier commence à osciller. Au fur et à mesure que l'amplitude d'oscillation mécanique augmente, la force électromotrice induite dans la bobine augmente également, proportionnellement à la vitesse de l'aimant, partant, le courant de commande du circuit base-émetteur de T1. Ce courant traverse également le condensateur 4 dans un sens tel qu'à chaque impulsion de courant, le condensateur perd une partie de sa charge. Si les résistances 1 et 2 sont correctement dimensionnées, la tension aux bornes de condensateur 4 diminue lentement jusqu'à devenir inférieure à la tension de seuil baseémetteur de T1 qui maintenant fonctionne en classe B voir même en classe C. Le transistor T1 ne consomme ainsi pratiquement aucun courant entre les impulsions.
Durant l'intervalle entre deux impulsions successives, le courant de recharge du condensateur 4 reste très petit du fait de la grande valeur donnée à la résistance 1. Il ne produit aux bornes de la résistance 2 qu'une chute de tension bien inférieure à la tension de seuil base-émetteur du transistor T2. Celui-ci fonctionne donc maintenant en classe B.
Pour que l'amplitude des oscillations du balancier en régime stationnaire soit indépendante des dispersions de caractéristiques des transistors, notamment du gain de courant, il suffit que, durant l'impulsion motrice, le transistor T2 soit saturé. En effet, dans ce cas, l'impul- sion de courant dans la bobine motrice est limitée à une valeur pratiquement constante par la résistance ohmique de cette bobine.
De même la résistance 3, branchée entre le collecteur T1 et le pôle négatif de la batterie, permet de limiter le courant émetteur de ce transistor à la valeur nécessaire pour garantir le fonctionnement correct de T2. Cela permet de réduire de façon appréciable la consommation de courant de l'amplificateur.
Le condensateur 5 placé entre le collecteur et la base du transistor T1 assure la supression des oscillations électriques à hautes fréquences provoquées par le couplage magnétique direct entre les bobines de commande et motrice.
La fig. 2 représente un schéma dans lequel les valeurs des résistances 1 et 2 sont indépendantes des coefficients d'amplification du transistor utilisé. Comme on le sait, ces coefficients d'amplification peuvent varier dans de grandes limites d'un transistor à l'autre. La solution proposée évite d'avoir à sélectionner les résistances suivant les gains des transistors utilisés.
On retrouve dans ce circuit la source de courant S, la bobine de commande B1, la bobine motrice B2, les transistors T1 et T2.
Un condensateur 4 et la bobine de commande Bl sont également disposés dans le circuit de base-émetteur du transistor T1. La résistance 1 est branchée sur le collecteur du transistor T2. Le circuit collecteur émetteur du transistor T2 comprend outre la bobine motrice B2, une résistance variable 6.
Le raccordement de la résistance 1 au collecteur du transistor T2 crée une contre-réaction qui assure une stabilisation du courant de repos en classe A des transistors. En effet, si le courant de repos de T2 est trop élevé, la tension de son collecteur est plus petite, donc la polarisation appliquée à T1 diminue également. Le phénomène inverse est également réalisé.
La résistance variable 6 branchee en série avec la bobine motrice permet de régler l'amplitude des oscillations du système balancier-spiral.
Le courant de fuite des transistors au silicium qui est extrêmement faible reste négligeable vis-à-vis de leur courant de fonctionnement jusqu'à des températures très élevées.
Electronic watch
In main patent No. 463400, it is already proposed to produce an electronic watch comprising a balance carrying a permanent magnet, a control coil and a driving coil coaxial and superimposed, respectively connected in the input circuit and the output circuit of 'a transistor, and the common magnetic axis of which is perpendicular to the plane of the balance, the axis of the magnet not coinciding with the common axis of the coils when the balance is at rest, and means allowing the self-starting of the pendulum.
This watch is characterized by the fact that said means are constituted by a conductive link between the base of the transistor and one of the poles of the voltage source applying to the transistor a bias voltage switching this transistor into the conductive state, and by at least one electric element connected in the circuit of the base of the transistor, making it possible to eliminate this bias voltage, when the voltages induced in the base circuit by the control coil are sufficient to maintain the oscillation of the balance.
In an embodiment described in the main patent, comprising two cascade amplifying transistors, the voltage of the battery applied to the supply circuit of the two transistors is divided by a bridge so as to apply to the base of the second transistor a potential suitable for allowing starting under the influence of the emitter-collector current flowing through the driving coil, the point of application of the base potential being connected to the emitter of the first transistor through the intermediary of a capacitor having a time constant such that, under the action of the pulses passing through this transistor when the balance oscillates, it retains a charge whose potential at least partially cancels that applied to the base of the second transistor,
the energy consumption of which itself decreases accordingly as soon as the balance reaches its normal operating speed. The second transistor works in class A on start-up and in class B during normal operation, which makes it possible to have a relatively high gain on start-up facilitating this and a reduced current consumption in stationary mode. The use of a voltage divider does not, however, make it possible to provide a sufficient bias voltage for it to be possible to use silicon transistors, the high thermal stability of which makes them preferable to germanium transistors.
The object of the present invention is to remedy this drawback. It relates to an electronic watch according to the claim of the main patent, comprising a first transistor whose emitter is connected to one of the poles of the current source through a first resistor and in the base-emitter circuit of which is located. the control coil and a capacitor, and a second transistor in the collector circuit of which the driving coil is located and the base of which is connected to the emitter of the first transistor, characterized in that said capacitor is charged through the first resistor and a second resistor by the current source and that the first resistor is mounted in the emitter-base circuit of the second transistor, such that the charge voltage of the capacitor produces,
during the mechanical oscillations of the system in transient state, at the base of the first transistor, a potential such that this transistor operates in class A, that the second transistor, during the oscillations in transient regime, also operates in class A, and that, during oscillations in steady state, the two transistors operate in class B, the voltage across the capacitor remaining at a voltage below the threshold voltage of the first transistor due to the loss, by the capacitor, of a large part of his load.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the present invention =
Figs. 1 and 2 are the electrical diagrams.
The circuit shown in fig. 1 comprises a current source S, a control coil B1 and a driving coil B2, two transistors T1 and T2.
The base-emitter circuit of transistor T1 comprises the control coil B1 and a capacitor 4 which charges through resistors 1 and 2, further designated also by second, respectively first resistance.
A capacitor 5 is arranged between the base and the collector of transistor T1. A resistor 3 is mounted on the supply circuit.
The transistor T2 comprises in its baseemitter circuit the resistor 2 and in the collectoremitter circuit the driving coil B2 and the current source S.
The base of transistor T1 is connected to the negative pole of the current source S through the control coil B1 and resistor 1. The latter is dimensioned so that in the absence of oscillation or during the transient state , this transistor operates in class A.
The transistor T2, the base of which is connected directly to the emitter T1, is also made to operate in class A, in the absence of mechanical oscillation of the system, or during the transient state, by judicious sizing of the resistor 2. The driving coil
B2 is connected in series in the collector circuit of the second transistor.
Because the whole amplifier works in class A, its gain is very high even for very small signals. This gain is sufficient so that the slightest fluctuation in the current in the drive coil, causing small movements of the balance, initiates the start of the oscillations of the balance-spring system.
The current fluctuations due to the background noise of the transistor are, for example sufficient to initiate the mechanical oscillation movement.
On the other hand, the slightest movement of the balance causes the induction of a small electromotive force in the control coil which, after amplification, initiates the start of the mechanical oscillations. The small displacement of the balance caused by the establishment of the quiescent current characterizing the operation in class A is sufficient to initiate this oscillation.
The two phenomena of which we have just spoken guarantee, under all conditions, the self-start of the oscillations of the balance-spring system.
When powered up, capacitor 4 charges through resistors 1 and 2. Its charge voltage momentarily stabilizes at a value slightly greater than the base-emitter threshold voltage of
T1, thus establishing the operating regime in class A.
From this moment, the balance begins to oscillate. As the amplitude of mechanical oscillation increases, the electromotive force induced in the coil also increases, in proportion to the speed of the magnet, hence the driving current of the base-emitter circuit of T1. This current also passes through the capacitor 4 in a direction such that at each current pulse, the capacitor loses part of its charge. If resistors 1 and 2 are correctly dimensioned, the voltage at the terminals of capacitor 4 slowly decreases until it becomes lower than the base-emitter threshold voltage of T1 which now operates in class B or even in class C. The transistor T1 thus does not consume virtually no current between pulses.
During the interval between two successive pulses, the recharging current of capacitor 4 remains very small due to the large value given to resistor 1. It produces at the terminals of resistor 2 only a voltage drop much lower than the base-emitter threshold voltage of transistor T2. It therefore now works in class B.
So that the amplitude of the oscillations of the balance in stationary mode is independent of the dispersions of characteristics of the transistors, in particular of the current gain, it is sufficient that, during the driving pulse, the transistor T2 is saturated. In fact, in this case, the current pulse in the driving coil is limited to a practically constant value by the ohmic resistance of this coil.
Likewise, resistor 3, connected between collector T1 and the negative pole of the battery, makes it possible to limit the emitter current of this transistor to the value necessary to guarantee the correct operation of T2. This makes it possible to appreciably reduce the current consumption of the amplifier.
The capacitor 5 placed between the collector and the base of the transistor T1 ensures the suppression of the electric oscillations at high frequencies caused by the direct magnetic coupling between the control and driving coils.
Fig. 2 represents a diagram in which the values of resistors 1 and 2 are independent of the amplification coefficients of the transistor used. As is known, these amplification coefficients can vary within wide limits from one transistor to another. The proposed solution avoids having to select the resistors according to the gains of the transistors used.
We find in this circuit the current source S, the control coil B1, the driving coil B2, the transistors T1 and T2.
A capacitor 4 and the control coil B1 are also arranged in the base-emitter circuit of the transistor T1. Resistor 1 is connected to the collector of transistor T2. The collector emitter circuit of transistor T2 comprises, in addition to the driving coil B2, a variable resistor 6.
The connection of resistor 1 to the collector of transistor T2 creates a feedback which stabilizes the quiescent current in class A of the transistors. Indeed, if the quiescent current of T2 is too high, the voltage of its collector is smaller, so the bias applied to T1 also decreases. The reverse phenomenon is also achieved.
The variable resistor 6 connected in series with the driving coil makes it possible to adjust the amplitude of the oscillations of the sprung balance system.
The leakage current of silicon transistors, which is extremely low, remains negligible with respect to their operating current up to very high temperatures.