Brevet FR2008285A1 — publié le 19700116

La présente invention concerne des circuits maétiques de déviation pour tubes à rayons cathodiques, et, plus particulièrement, un circuit qui possède une plus grande largeur de bande que ceux actuellement connus, et qui permet par conséquent une reproduction plus fidèle d'un signal d'entrée ayant des composantes de haute fréquence sur l'écran du tube. Dans de nombreuses applications actuelles, des tubes à rayons cathodiques sont utilisés pour présenter visuellement une lecture d'informations émanant d'une calculatrice ou d'un autre dispositif qui mémorise une information sous la forme de signaux électriques. Souvent, de tels signaux électriques représentent des formes d'ondes complexes, par exemple des ondes carrées, des ondes rectangulaires ou d'autres formes d'ondes qui contiennent des composantes de haute fréquence, lesquelles doivent etre correctement reproduites par le tube à rayons cathodiques en vue de présenter visuellement la forme d'ondes correcte. En raison du grand angle de déviation qui peut etre obtenu, on utilise généralement des dispositifs électro-magnétiques de déviation, par opposition à des dispositifs électro-statiques. Dans un dispositif électro-magnétique de déviation, une bobine de déviation entoure l'extrémité postérieure ou col du tube à rayons cathodiques et le courant qui circule à travers ltenrou- lement de la bobine commande la déviation du faisceau électronique provenant du canon à électrons du tube à rayons cathodiques. En général, la bobine de déviation est commandée par un amplificateur opérationnel de puissance, qui est affecté d'une réaction d'intensité pour iaLttenlt la linéarité désirée entre l'amplitude des signaux d'entrée et la déviation du faisceau0 Il est connu que chaque bobine magnétique de déviation a une fréquence particulière de résonance. Pour des signaux dtentrée- ayant des fréquences inférieures à la fréquence de résonance de la bobine, les techniques actuellement utilisées pour la réaction d'intensité conviennent pour le maintien de la proportionnalité entre ltamplitEde des signaux d'entrée et le degré de déviation du faisceau électronique Toutefois, lorsque les signaux d'entre tontiennent des composantes de fréquence qui sont au-dessus de la fréquence de résonance de la bobine de -déviation;, iiB: sont pas reproduits avec fidélité. Ceci est dû à ce que , dans le cas d'un signal d'entrée présentant une fréquence supérieure à la fréquence de résonance de la bobine ou proche de cette fréquence, le courant qui traverse la bobine de déviation est divisé en deux composantes significatives. Une composante est en phase avec le flux de déviation produit par la bobine, et l'autre composante est de phase opposée. La seconde composante ou composante capacitive se retranche de la première composante ou composante inductive, et, par conséquent, le courant de réaction comporte de grandes erreurs. La présente invention remédie à l'inconvénient mention- né ci-dessus0 La présente invention améliore la réaction de haute fréquence en détectant le flux magnétique produit dans la bobine de déviation sous l'effet du courant d'induction, indépendamment de la composante capacitive du courant de la bobine due à la distribution de capacité0 La plupart des appareils disponibles et pratiques de détection du flux ne détectent pas le flux total, mais seulement la vitesse de variation du flux. Par conséquent, la vitesse de variation du flux est détectée et intégrée pour fournir une mesure du flux total, Ce signal représentant le flux total est utilisé comme signal de réaction pour établir la proportionnalité entre des signaux ayant des fréquences à peu près égales et supérieures à la fréquence de résonance de la bobine de déviation, et la déviation du faisceau du tube à rayons cathodiques. L'effet de la seconde composante, mentionnée ci-dessus, du courant de la bobine de déviation, est éliminé de cette façon, D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif , mais nullement limitatif, des formes de réalisation conformes à l'invention0 La figure 1 est un schéma de montage d'un circuit de déviation de type antérieur. La figure 2 est un schéma de montage d'un circuit de base conforme à l'invention. Les figures 3, 4, 5, 6, 7 et 8 sont des schémas illustrant différents circuits conformes à l'invention. Avant d'aborder la description détaillée de la.présente invention, on suppose qu'il est judicieux de considérer les conditions requises d un circuit de commande à bobine de déviation , conditions qui ne sont pas toutes satisfaites par le circuit du type antérieur. La condition essentielle concernant l'inscription de symboles de bonne qualité sur la face d'un tube à rayons cathodiques est que le déplacement d du point d'impact du faisceau électronique par rapport à un point de référence soit lié au signal d'entrée Si par un facteur de proportionnalité linéaire kd de sorte que d = kd E i (1) Si liron suppose que des déformations dues à la géométrie du tube à rayonacathodiques , etc. ont été compensées par un réseau de correction ou par d'autres moyens, le déplacement du spot d'in cription est proportionnel à l'angle de déplacement du faisceau électronique par rapport à l'angle de référence. Daps le cas d'un. dispositif électromagnétique de déviation, l'angle de déviation est proportionnel au flux magnétique engendré dans la bobine de déviation, qui est à son tour proportionnel au courant Ip passant dans la bobine, La proportionnalité désirée est alors obtenue si = = kI E i (2) relation dans laquelle kI représente un facteur de proportionnalité linéaire. La réaction d'intensité est utilisée pour établir la proportionnalité~désirée. Dans l'état actuel de l'utilisation, dans la technique, des bobines magnétiques de déviation qui sont disponibles, le temps de montée le plus court est de tordre d'une microseconde en réponse à un signal d'entrée ayant un temps de montée pratiquement instantané. La principale raison de la limitation mentionnée ci-dessus est que pour des fréquences de signaux d'entrée proches de la fréquence de résonance de la bobine de déviation ou supérieures à cette fréquence, le courant Ip de la bobine est divisé en une composante inductive IL en phase avec le flux de l'enroulement et une composante capacitive 1C de phase opposée. La composante capacitive est due au passage d'un courant dans la capacité divisée de la bobine, du câblage de la bobine et parfois du circuit de sortie de l'amplificateur. Par eonséquent, l'intensité du courant passant dans la bobine est donndekar la relation 1Y = IL - IC (3) En-conséquence, le courant de réaction comporte de grandes erreurs0 Jusqu'ici, le seul moyen d'éliminer ces erreurs a consisté à limiter sévèrement ie gain de haute-fréquence , ce qui est évidemment indésirable. La figure 1 illustre un circuit du type antérieur classique pour la commande d'une bobine magnétique de déviation. Un signal d'entrée est appliqué à l'élément d'entrée -tel qu'une borne 10, et est acheminé de là par un amplificateur d'entrée 12 et une résistance 14 vers un amplificateur opérationnel de puissance 16. La sortie de l'amplificateur 16 commande une bobine magnétique de déviation 18 d'un tube à rayons cathodiques (non représenté). L'extrémité de la bobine 18 non connectée à l'amplificateur 16 est reliée à la terre par l'intermédiaire d'une résistance 20. Un condensateur 22 représente la capacité divisée de a bobine 18o Une réaction d'intensité est offerte par exemple par une résistance 24 montée entre l'entrée de l'amplifScateur 16 et l'extrémité de la bobine 18 adjacente à la terre. La chute de tension aux bornes de la résistance 20 fournit une contre-réaction à l'entrée de l'amplificateur 16. Etant donné que la tension de réaction n'est que la chute de tension aux bornes de la résistance 20, elle représente le courant total passant dans la bobine 18, dont l'intensité est donnée par l'équation (3). Par conséquent, la chute de tension aux bornes de la résistance 20 n'est pas vraiment représentative de la déviation produisant le passage d'un courant d'induction dans la bobine 18. Une forme de réalisation sur laquelle l'invention se base est représentée sur la figure 2. Un signal de déviation d'entrée fourni à la borne 10 est conduit par l'amplificateur d'entrée 12 et la résistance 14 à l'amplificateur opérationnel 16, dont la sortie commande la bobine de déviation 18. Une bobine exploratrice d'induction 26 est enroulée autour de la bobine de déviation 18 ou placée près de cette bobine, et détecte la variation de flux produite par la bobine de déviation o Le courant produit par induc- tion dans la bobine 26 provoque une chute de tension aux bornes d'une résistance de réaction 28, qui est connectée à un amplificateur 30 et à un condensateur 32 monté en parallèle et, par consé quent, par l'intermédiaire d'une résistance 34, avec l'entrée de l'amplificateur 16. L'amplificateur 30 et le condensateur 32 se comportent comme un intégrateur pour fournir à l'amplificateur 16 un signal de réaction représentatif du courant inductif vrai circulant dans la bobine 18. Sur la figure 3, la bobine exploratrice d'induction 26 a- été éliminée, et la résistance de réaction 28 a été reliée direc- tement à la bobine de déviation 18. Etant donné que le couvant d'induction circulant dans la bobine 18 est directement proportion~ nel à l'intégrale de la tension aux bornes de cette bobine, le courant qui circule dans résistance de réaction 34 est proportionnel au courant de déviation. Â haute fréquence, un courant d'intensité considérable circule dangle condensateur 22, mais cekcourant ne constitue pas une erreur de réaction, comme ce serait le cas du circuit de la figure 1. Une simplification majeure du montage est réalisée dans le circuit illustré sur la figure 4. Dans ce circuit, un élément capacitif, par exemple un condensateur 36, est ;nonté en série entre l'amplificateur 12 et l'amplificateur opérationnel de puissance 16. La résistance 24 en parallèle avec l'amplificateur 16, offre le chemin de; réaction0 Dans cette forme de réalisation, le condensateur 36 se comporte comme l'équivalent de l'inductance de la bobine de déviation qui, en association avec 1a résistance 24 du chemin de réaction, permet lintégration nécessaire de la variation de flux dans la bobine de déviation 18. En fait, le condensateur 36 transforme l'étage d'amplification d'énergie en un différentiateur. Jusqu'ici, on a considéré principalement la boucle de réaction à haute fréquence. Toutefois, une réaction à basse fréquence doit aussi être utilisée pour permettre la stabilité de la basse fréquence et du courant continu. Un tel dispositif est illustré sur la figure 5. Le circuit représenté sur cette figure ressemble beaucoup à celui de la figure 4, sauf qu'une résistance 38 est interposée entre l'amplificateur i6 et la bobine de déviation 18 et que des résistances de réaction 40 et 42 sont ajoutées La résistance 40 est reliée aux bornes de l'amplificateur 16 et la résistance 42 est reliée aux bornes du condensateur 36. Seule la variation du courant de la bobine de déviation est envoyée en réaction à la résistance 24 et intégrée, du fait quea résistance 24 est montée entre la résistance 38 et la bobine de déviation 18 et l'entrée de l'amplificsteur 16. Inversement, le courant de la bobine de déviation est détecté et envoyé en réaction par les résistances 40 et 42 pour offrir la stabilité de la basse fréquence et du courant continu , la résistance 78 jouant le rn,me rôle que la résistance 20 représentée sutta figure 1. Par ailleurs, le circuit fonctionne de la même manière que celui représenté sur la figure 4. La forme de réalisation représentée sur la figure 6 comporte deux caractéristiques qui ne sont pas incluses dans les formes de réalisation décrites ci-dessus. On sait que certaines distorsions du champ magnétique du tube à rayons cathodiques peuvent se produire sous l'effet du montage de la bobine de déviation et sous d'autres effets de second ordre. Ces effets peuvent être au moins partiellement compensés en prévoyant une réaction supplémentaire , le ou les trajets de réaction étant sensibles à des fréquences particulières. Dans le -cas présent, on prévoit deux trajets supplémentaires de réaction. L'un comporte un condensateur 44 et une résistance 46 reliés en série aux bornes de l'amplificateur 16 et de la résistance 38, et le second comporte un condensateur 48 et une résistance 50 reliés de la mSme façon. Comme on le remarque, ces réseaux tendent à compenser les effets des montages du tube et de la bobine de déviation, etc. La seconde caractéristique incluse dandta forme de réalisation de la figure 6 est untimiteur de signaux 52 montés entre l'amplificateur d'entrée 12 et le condensateur 36. I1 importe, dans tous les exemples de réalisation, que l'intégrateur ne se sature-pas, car il intégrerait des erreurs pendant ses intervalles de saturation. Dans les exemples de rdalisatitn représentés sur les figures 2 et 3, l'intégrateur (30,32) est lié à une telle condition. Dans les exemples de réalisation représentés sur les figures 4 et 5, il doit exister une boucle qui comprend la résistance 24, le condeasateur 36 et l'amplificateur de puissance 16. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, la meme action est offerte par le limiteur 52. Le limiteur de signaux 52 peut être tout dispositif bien connu, par exemple un pont de diodes polarisées ou un autre dispositif capable de limiter les amplitudes des signaux d'entrée à une valeur désirée. L'exemple de réalisatiOn de ltinventiofl représenté sur la figure 7 ressemble beaucoup à celui de la figure 6, à la différence que la résistance de réaction à basse fréquence 40 et la résistance de détection de courant 38 ont été changées de place. Ceci permet une plus grande latitude dans le choix de la fréquence à laquelle le mode de fonctionnement a haute fréquence remplace la commande suivant le mode de basse fréquence. Un autre avantage de ce dispositif est qu'il permet de faire dériver davantage la réaction dans le mode de basse fréquence de la résistance de détection de courant 38, à l'exclusion de la résistance (non représentée) moins stable de l'enroulement de la bobine de déviation. Ltexemple de réalisation de l'invention représenté sur la figure 8 est analogue à celui de la figure 7. L'amplificateur 58 est équipé de bornes différentielles d'entrée 60 et 62 et est monté en "limiteur de tension'10 Ce dispositif permet à l'amplificateur de puissance d'agir comme étant son propre limiteur, sans provoquer de perte de précision tant que les bornes d'entrée, notamment la borne 60,ne débitert pas un courant appréciable même si l'amplificateur est saturé. Cette condition est facile à satisfaire en pratique. Le condensateur 56 et la résistance 24 effectuent l'intégration du flux produisant la tension de la bobine de déviation et constituent la boucle ae réglage de haute fréquence. Les résistances 38 et 54 permettent la détection d'intensité et la réaction de basse fréquence comme ci-dessus. Des corrections minimes pour la bobine de déviation et les déformations du champ dues. à la structure de montage sont effet tuées par des réseaux 44, 46 et 48, 50, comme dans les dispositifs des figures 6 et 7. Il va de soi que la présente invention nta été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS lo Circuit de déviation pour tubes à rayons cathodiques caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif d'entrée recevant un signal de déviation d'entrée, un amplificateur de commande ayant une entrée reliée au dispositif d'entrée et une sortie, une bobine magnétique de déviation ayant une entrée reliée à la sortie de l'amplificateur de commande et présentant une fréquence de résonance et un dispositif de réaction en coopération avec la bobine de déviation pour appliquer à l'entrée de l'amplificateur un signal de réaction représentatif du courant d'induction passant dans la bobine de déviation à des fréquences inférieures et supérieures à la fréquence de résonance. 20 Circuit suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de réaction comprend un élément de production d'un premier signal représentatif-de la variation de flux dans la bobine de déviation, et un élément d'intégration du premier signal pour produire le signal de réaction 30 Circuit suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément de production du premier signal comprend une liaison de réaction partant de l'entrée de la bobine de déviation0 4. Circuit suivant revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de réaction comprend un intégrateur relié aux bornes de l'amplificateur de commande. 5. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de réaction comprend une première résistance reliée aux bornes de l'amplificateur de commande et un premier condensateur monté entre le dispositif d'entrée et l'entrée de l'amplificateur de commande, 6. Circuit suivait la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un élément empêchant la saturation de l'inté gratteur. 70 Circuit suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte une seconde résistance reliée aux bornes de l'amplificateur de commande et aux bornes du condensateur , pour produire l*idaction de basse fréquence0 8o Circuit suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une combinaison en série d'une seconde résistance et d'un second condensateur, reliée entre l'entrée de la bobine de déviation et l'entrée de l'amplificateur de commande. 9e Circuit suivant la revendication 8, caraetdrisd par le fait qu'il comprend un limiteur de signaux d'entrée monté entre le dispositif d'entrée et l'entrée de l'amplificateur de commande. 10. Circuit suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que la résistance est reliée de manière à réduire l'effet de l*Ssistance de la bobine de déviation sur la stabilité de la basse fréquence0 11. Circuit suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'intégration du premier signal est effectuée par une résistance et un condensateur reliés à une seconde borne d'entrée de l'amplificateur de commande, de manière à:prOduire la réaction désirée.