FR1465815A - Circuit à réaction sélective non linéaire - Google Patents

Description

Circuit à réaction sélective non linéaire. 'Cette invention concerne généralement les circuits semi-conducteurs -comportant une réaction qui peut rendre le circuit oscillant. Dans une application spé cifique l'invention concerne un circuit .transistorisé comportant circuit de réaction: par diode pour em pêcher la saturation, et un perfectionnement pour empêcher que les circuits oscillent.

Quelques circuits permettant de réaliser des applications très rapides, des circuits logiques, par exemple, comportant des diodes qui relient .les bor nes collecteur et base .pour empêcher en polarisant en sens direct la jonction base collecteur que soit remplie une condition appelée saturation qui ralen tit la commutation du circuit. Dans un circuit de l'art antérieur, que d'on décrira en détail plus tard. un premier transistor est monté en émetteur sui veur et un second transistor est monté en émetteur commun, de .telle sorte que @le signai du second transistor soit inversé par rapport au signai sur da base du premier transistor. Une diode relie la sor tie inversée à l'entrée et, pour des conditions de tension approchant la saturation., la diode se met à conduire et déforme la forme de l'onde d'entrée et, de ce fait, empêche da saturation du second tran sistor. La boucle de réaction formée par la diode ,peut rendre le .circuit oscillant; cet effet peut être expliqué par da théorie classique de la réaction, en admettant que la faible inductance (les connexions entre des deux transistors et la diode devient impor tante à très haute fréquence (par exemple 100 mégacycles). Un objet générai de cette invention est de réaliser un circuit nouveau et perfectionné comportant une contre réaction et des dispositifs pour empêcher le circuit d'osciller fortement.

Le circuit de cette invention fonctionne sans oscil ler en plaçant .une diode entre les collecteurs des deux transistors, et en, plaçant une résistance dans le circuit collecteur du premier transistor. La r6sis- tance ralentit la réponse (lu circuit grâce à un phé nomène effet Miller; la capacité entre la base et le collecteur doit avoir une valeur élevée car les changements de tension sur le collecteur se ,produi sent en opposition de phase avec des changements de .tension sur la base. En réponse aux tensions sur les deux collecteurs, da diode conduit pour des points particuliers du cycle oscillant, et limite les changements de tension sur le premier collecteur, et de ce fait, supprime d'effet Miller. Ainsi la résis tance et da diode associées donnent sélectivement au circuit une réponse plus rapide ou plus lente pour empêcher l'oscillation.

La description spécifique d'une réalisation du cir cuit expliquera accessoirement un circuit de l'art antérieur comportant un montage à réaction qui évite la saturation mais qui peut entraîner l'oscil lation; cette description plus spécifique de d'art antérieur posera les problèmes concernant la réali sation d'un circuit approprié qui n'oscille pas, et les objets caractéristiques et avantages supplémen taires -du circuit de cette invention deviendront apparents.

D'autres objets et avantages caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation de la présente invention.

La figure 1 est un schéma du circuit de cette invention.

La .figure 2 représente les formes d'onde que l'on utilisera pour décrire le fonctionnement du circuit de da figure 1.

La figure 1 représente un circuit comportant deux transistors 10 et 11 .qui sont connectés pour rece voir une entrée binaire en provenance d'un circuit 12 et pour produire un signal de sortie inversé .à une borne de sortie 13 du circuit. Bien, que le cir cuit d'entré(: 12 ne fasse ,pas partie de d'invention, on a représenté sur le dessin un circuit ET bien connu pour aider à expliquer le .fonctionnement du circuit de cette invention. Le circuit (l'entrée illus- tré comprend un certain nombre de diodes 20 con nectées entre les différentes bornes d'entrée 21 et un point commun 22. et une résistance 23 connec tée entre une tension 21. et un point 22 pour réali ser une fonction logique ET des entrées. Une diode 25 relie le point 22 à la base 10b du transistor 10 pour amener le courant base au transistor 10 en série avec la résistance 23, quand chaque entrée 21 reçoit un signai ayant un haut niveau. Une résis tance relie la base 10b à une source de tension de référence, soit la masse pour établir une tension choisie sur la base quand une quelconque des en trées 21 reçoit un signal à faible niveau. La diode 25 isole la tension -de la base 10b quand le point 22 a un niveau de .tension faible et elle réalise .une fonction OU avec d'autres circuits d'entrée qui peuvent être connectés à la base 10b. Le circuit d'entrée 10 illustre une caractéristique -de la plupart des circuits d'entrée; la tension sur la 'base 10b diminue quand le courant dans da résistance 23 du circuit d'entrée. Dans le circuit qui sera décrit en suite, la base 10b est reliée au collecteur<B>lie</B> du transistor 11 pour limiter la tension de la base suivant la tension du collecteur. ce qui em pêche la saturation.

Le .premier transistor 10 est monté en émetteur suiveur; sa base 10b est reliée au circuit d'entrée 12, une résistance 29 relie l'émetteur 10e .à un point 30 ayant une tension appropriée, et le collec teur 10e est relié à un second .point 32 ayant une tension < appropriée. Dans de cas particulier du des sin, le point 30 est négatif par rapport à la masse; quand le point 22 du circuit d'entrée est à lin niveau de tension bas. le transistor 10 conduit à un niveau bas avec son émetteur 10e, faiblement négatif par rapport à la masse.

Selon cette invention, une résistance 33 relie le collecteur 10c au point 32: la résistance 33 trans forme le courant collecteur en une tension propor tionnelle sur le collecteur ]Oc. Comme on l'expli quera .plus tard, des variations de tension sur le collecteur <B>10e</B> donnent à la hase 10b une capacité apparente élevée.

Un second transistor 11 est monté en émetteur commun pour transformer la forme d'onde sur l'émetteur 10e en une forme d'onde inversée sur son collecteur<B>lie;</B> son émetteur est relié à une source de tension de référence, soit la masse, sa base llb est reliée à l'émetteur 10e du transistor 10, et une résistance 35 relie de collecteur lie à<B>lui</B> point 32 porté à un potentiel approprié.

Une diode 38 relie le collecteur lie -à la base; la diode 38 est connectée pour conduire quand elle est polarisée en sens direct, en série avec le tran sistor 11. pour empêcher la saturation.

Selon cette invention, une diode 40 est placée en tre les collecteurs 10c et lie dans son sens conduc teur, en série avec da résistance 33 et le circuit col- lecteur-émetteur du transistor 11. La résistance 33 et la diode 40 réalisent un effet Miller sélectif pour ralentir la réponse du circuit pendant une partie du cycle oscillant, et pour accélérer la réponse pendant une autre partie .du cycle. Le fonctionne ment du circuit sera expliqué de la façon suivante on expliquera de façon sommaire pourquoi le cir cuit oscillerait s'il n.'y avait pas la résistance 33 et la diode 4.0, puis on expliquera l'effet de la réponse du circuit en divers .points du cycle oscillant, puis une révision de l'effet Milier, .et .on expliquera com ment cet effet est -rendu sélectif dans le but de changer la réponse du circuit pour empêcher l'oscil- lation.

La figure 2 représente les formes d'onde oscil lantes qui apparaîtraient sur les colliers 10c et lie. et la base 10 b dans un circuit qui ne comporterait pas de diode =r0 et de résistance 33. Pour simpli- fier et pour généraliser l'explication, chaque forme d'onde est représentée par une sinusoïde pure superposée un niveau d'équilibre. Comme le mon tre qualitativement la figure 2, la tension sur le collecteur 10e est inversée par rapport à da tension sur la base 10b et est retardée quelque ,peu par rapport à la tension base car le .transistor 10 ne répond pas instantanément .à la tension base. La tension sur le collecteur 11c est aussi inversée par rapport à -la tension sur la base 10b et elle est retardée par rapport à la tension base-d'.une valeur qui est associée aux retards introduits dans le cir cuit par les transistors 10 et 11. On peut aussi con sidérer que da tension sur la base 10b déphase la tension sur le collecteur lie d'une valeur qui est associée au retard introduit dans le circuit .par la diode 38. Le circuit oscillera à une fréquence pour laquelle la somme des retards que les transistors 10 et 11 introduisent entre la base 10b et le collec teur lie, et du retard que la diode 38 introduit entre de collecteur llc .et la base 10b, sera égale -à une demi-période. De plus le gain à la boucle .à cette fréquence doit être au moins égal à un.

Quand la tension au point 22, dans le circuit d'entrée, augmente. la tension sur da base 10b au- mente et la tension sur le collecteur lie diminue après des retards qui ont déjà été décrits. A cause de ces retards, la tension sur la base 10b dépasse son niveau d'équilibre, et da tension que le collec teur<B>lie</B> diminue, en dessous de son niveau d'équi libre avant que la diode 38 conduise et augmente suffisamment son courant pour limiter l'augmenta tion de la tension sur la base 10b. La tension sur -le collecteur lie étant en dessous (lu niveau d'équi libre, la diode 38 agit pour abaisser la tension sur la 'base 10b en dessous de son niveau d'équilibre. En réponse à la chute d e tension sur la base 10b, la -tension sur le collecteur llc dépasse son niveau d'équilibre. Dans les circuits ne comportant pas de résistance 33, ou de diode 40, de telles oscillations persistent et détruisent l'information contenue dans <B>le</B> niveau de .tension prévu â la sortie 13.

La contribution de la diode 38 au cycle oscil lant peut être résumée comme suit. La conduction .de da diode 38 étant ralentie, la tension sur la base 10b dépasse le niveau d'équilibre, le blocage de la diode étant retardée, la tension de la base 10b est en dessous du niveau d'équilibre. L'effet des retards de la diode 38 est aggravé si la tension sur la base 10b peut augmenter rapidement .pendant son déplacement du niveau -d'équilibre et l'effet associé au blocage de la diode est aggravé si la tension sur la base 10b décroît lentement. On conti nue l'explication du circuit de cette invention en considérant la résistance 33 et la diode 40 qui coo pèrent pour ralentir la réponse du circuit quand la tension sur la base 10b augmente, et pour accé lérer la .réponse du circuit quand la tension sur la base 10b diminue. Ces composants réalisent cette opération en utilisant l'effet Miller bien connu, que l'on résume ci-dessous.

Un transistor a une capacité entre la base et le collecteur relativement petite. La résistance 33 pro duit des changements de tension sur le collecteur <B>10e</B> qui sont opposés aux changements de tension sur la base 10b à cause de l'effet normal d'inversion (lu transistor. Ceci, à l'effet d'augmenter da capacité entre la base et collecteur. On peut comprendre ceci en considérant la capacité comme le rapport entre la charge à la tension; ainsi, quand la tension sur le collecteur change en opposition de phase avec les changements sur la base, le circuit d'entrée 12 doit amener plus de charges pour produire le change ment de tension voulu sur la base. Les variations de la tension collecteur peuvent être amplifiées par rapport aux variations de la tension base. suivant les valeurs données aux résistances 29 et 33. -de telle sorte que la résistance 33 multiplie la capacité base collecteur par le gain du transistor. Quand da diode 40 n'est ,pas conductrice, la résistance 33 établit une grande valeur de da capacité sur la base 10b par effet Miner. Quand la diode -10 est conductrice. elle limite les changements de tension sur le collecteur 10c et, de ce fait, inhile l'effet Milier. Comme on l'expliquera par la suite, la diode 40 est conduc trice ou bloquée pour commuter la base 10b d'une capacité élevée à une faible capacité dans de but d'accélérer ou de ralentir d'une manière appropriée la réponse du circuit pour empêcher l'oscillation.

Comme le montre la figure 2. la tension maxi mum entre les bornes 10c et llc se produit dans la région des vallées des formes d'onde sur la borne 11c, c'est-à-dire dans la région de la crête et du front descendant<B>(le</B> la forme d'onde sur da base 10b. Ainsi, pendant une partie importante du front mon tant<B>de,</B> la forme d'onde de tension sur la ]>orne 10b, la résistance. 33 fournit un effet Miller qui ralentit la réponse du circuit et. de ce fait. contri- bue à empêcher un dépassement sur la base; pen dant fine partie importante du front de descente de la forme d'onde de tension sur la base 10, da diode 10 supprime l'effet Miller et accélère la réponse du circuit pour s'opposer à la diminution de la tension sur la borne 11c.

L'homme de l'art peut réaliser des variations utiles -du circuit dans la limite de la description. Le circuit spécifique de la figure 1 suggèrera diffé rentes modifications du circuit, et la description du fonctionnement de ce circuit montrera comment des caractéristiques générales de l'invention .peuvent être appliquées à une variété de circuits qui peu vent avoir des oscillations parasites.

Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède, et représenté sur le dessin les caractéristiques essen tielles de l'invention appliquée à des modes de réa lisation de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans sortir .pour autant du cadre de ladite invention.

Claims (4)

<B>RÉSUMÉ</B> 1. La présente invention concerne un dispositif d'amplificateur à deux étages, connectés de manière à produire un signai de sortie en opposition de phase avec de signal d'entrée et comprenant un cir cuit de réaction négative entre la sortie et l'entrée pour éviter la saturation du -deuxième étage et pro- . voquant des oscillations parasites, un circuit de réaction négative dans le premier étage pour ralen tir la réponse du circuit, et des moyens de com mander le circuit de réaction négative -du premier étage. de manière à rendre sélectif le circuit de réaction négative du dispositif .pendant le cycle d'oscillation de façon à s'opposer aux oscillations parasites. II. Un circuit selon I caractérisé en outre par les points suivants pris isolément ou en combinaison.

1 Les deux étages ,d'amplification sont tous les deux formés d'un transistor.

2 Le circuit de réaction négative du dispositif comprend une résistance qui est commandée au col lecteur du transistor du premier étage et qui four nit un effet Miller.

3 Le circuit de réaction négative du premiez étage est commandé par une diode qui contrôle la tension du collecteur du transistor. en fonction de la différence de tension existant entre les collecteurs des deux étages.

4 Le circuit de réaction négative du dispositif à deux étages comprend une diode qui évite la satu ration du deuxième: étage.