Brevet FR2005338A1 — publié le 19691212

L'invention concerne un circuit -onoptablc avec clcnpnt déterminant la durée d'impulsion cg sertie et qui est connecta ?! un comparateur, cc dernier, dépendant du résultat de comparaison est relie à l'entrée du monostable par un parcours de réaction cui permet au circuit monostable de retourner à l'état 5 stable. Les procédés de télécommunication normaux, ce transmission de l'information par décalage c3 fréquence, donnent lieu à des problèmes du côté récepteur, puisqu'il a été décidé que les deux fréquences possibles seraient transmises. On sait évaluer les impulsions par passage à zéro de la tension sinusoïdale, •jq et déduire la fréquence transmise à partir des impulsions se produisant avec deux temps différents de répétition. Au moyen de chaque impulsion par passage à zéro, un circuit monostable peut occasionner l'émission d'impulsion de sortie d'une certaine durée. Plus tard, le train d'impulsion ainsi obtenu est appliqué à un filtre passe-bas, à la 15 sortie duquel, dépendant de la fréquence existant du GÔté entrée, se produit deux composants différents du courant continu. Ces composants sont produits par les impulsions d'un circuit monostable se succédant à des intervalles court ou long correspondants aux basses fréquences. Le générateur d'impulsion connecté, sert à associer le composant avec une des deux fréquences possibles. 20 Comme l'information réside finalement dans la différence entre les composants du courant continu, on a tendance à faire cette différence aussi grande que possible. Ceci pourra être obtenu en rendant les niveaux entre lesquels le circuit monostable oscille, aussi différents que possible, une limite étant imposée par la tension de fonctionnement demandée aux transistors. 25 Comme devenu évident à partir de l'analyse de FOURIER sur les impulsions de sortie du circuit monostable, la différence de tension continue devient d'autant plus grande, que les impulsions de sortie du circuit monostable sont proches les unes des autres conformément à la fréquence supérieure. Le régime maximum que l'on peut obtenir est commandé par le temps de rétablissement de 30 chaque circuit monostable. L'élément fonction de temps du monostable doit être remis è son état initial avant qu'une nouvelle impulsion cfe déclenchement puisse arriver. En considération des dimensions du circuit monostable, la première condition senble être que la durée de rétablissement peut être petite. Quand les impulsions de sortie du circuit monostable constituent des 35 signaux d'entrée pour un filtre passe-bas, l'impédance de. sortie du circuit monostable doit être indépendante du niveau de tension a tout instant donné et doit être sélectionnée librement -r en d'autres termes, l'impédance de sortie du circuit monostable est constituée par l'impédance d'entrée du filtre passe-bas. D'ailleurs il est essentiel pour le temps caractéristique d'un 40 circuit monostable d'être aussi constant que possible-. BAD ORIGINAL" 6905497 2 2005338 On connaît différents modèles de circuits nonostables. Un tel circuit monostable prend la fome d'un circuit de réaction comprenant un point rie fonctionnement stable et nui au moyen d'un signal d'ontrce peut donner un point de fonctionnement instable. Les circuits monostables peuvent être désignés 5 comme multivibrateurs monostables avec deux transistors identiques à ceux du circuit ECCLES-JORDAf! dans lequel le circuit de réaction est effectué en couplant d'une façon judicieuse les transistors de sortie et d'entrée. Un autre type de monostable prend la forme d'un oscillateur de blocage avec seulement un transistor dans lequel la réaction est obtenue au moyen d'un seul 10 transformateur. Il y a beaucoup d'autres circuits rronostables en particulier ceux comprenant des composants avec une caractéristique d'impédance négative. Quand on fabrique des circuits monostables en utilisant des moyens classiques tels que des transistors, des résistances et des condensateurs, on est restreint au groupe des multivibrateurs rronostables. Cependant, les multivibra-15 teurs monostables connus n'ont pas les caractéristiques décrites. Ainsi, par exemple, dans un multivibrateur monostable classique avec deux transistors l'impédance de sortie est déterminée d'une part par la résistance du collecteur du transistor bloqué et d'autre part dans le cas d'un transistor conducteur par la résistance faible du parcours collecteur-émetteur. Dans ce cas, un 20 temps de rétablissement court (temps de descente rapide) peut seulement être réalisé au dépend du temps de montée long de l'impulsion de sortie ou de dissipation de puissance élevée du collecteur. Il est inutile de dire que les conditions décrites peuvent être remplies par un multivibrâteur îronostable comprenant par exemple, des étages de mise 25 en forme d'impulsion connectée à des étages de sortie symétriques, qui, cependant rendent un tel circuit très cher. Donc, c'est l'objet de l'invention de fournir un circuit monostable remplissant toutes les conditions ci-dessus sans la disposition du circuit nécessitant des dispositifs supplémentaires. 30 Dans ce but, l'invention utilise un circuit émetteur suiveur complémentaire comme source de tension de faible impédance commandée par les impulsions d'entrée au moyen du parcours de réaction, changeant la tension de l'élément fonction de temps (et ainsi sur la borne de sortie entre les niveaux demandés! et un dispositif à commutation de courant. Cette solution à l'avantage que les 35 caractéristiques connues d'un circuit émetteur-suiveur complémentaire peuvent être facilement utilisées dans les circuits de réaction sans qu'un tel circuit soit ajouté comme circuit de sortie additionnel, à un multivibrateur monostable classique. EJne autre réalisation de 1*inventionfait que les transistors du circuit 40 complémentaire d'émetteur-suiveur fonctionnent dans l'état de maturation BAD ORIGINAL 6905497 3 2005338 plutôt que dans l'état actif. Ceci assure que les niveaux rira sortie du circuit monostable peuvent réciproquement osciller, entre les valeurs exigées, dans ce cas entre la tension de référence UREF et la tension zéro. Quand le circuit complémentaire émetteur-suiveur fonctionne en phase, le niveau respectif des 5 sorties sera déterminé par l'amplitude de l'impulsion d'entrée qui est indésirable dans le cas de fluctuation d'amplitude de l'impulsion d'entrée déclenchant le processus de circuit monostable. Une autre réalisation de l'invention sert à maintenir constant le temps caractéristique du circuit monostable, elle est caractérisée par la compensation de température de la 10 tension de saturation de la base collecteur du premier transistor fonctionnant dans le mode commutation de courant, ce transistor est inclus dans le circuit déterminant le temps de rétablissement. Le circuit de courant commandant le temps caractéristique est connecté à un circuit collecteur base correspondant. Une tutre réalisation de l'invention est représentée dans le schéma et est 13 décrite ci-dessous. La figure 1 représente le diagramme des impulsions de sortie et d'entrée d'un circuit monostable. LÉ figure 2 est une réalisation de la solution conformément à l'invention. L* figure 3 représente les signaux de différents points du circuit. 20 sur la borne d'entrée E. b/ sur la borne d'émetteur de transistor T_ et T„ b b c/ sur la borne de base du transistor La figure 4 représente un circuit supplémentaire avantageux pour la réalisation de la figure 2. 25 La figure 1 sert à expliquer une fois encore le fonctionnement du circuit monostable et certains des termes employés. Une impulsions sur l'entrée E d'une grande ou moins grande longueur déclenche le circuit monostable de façon qu'une impulsion de longueur définie t^ soit émise sur la bande de sortie A. Ce temps sera désigné par la suite comme 30 temps caractéristique du circuit monostable. tss est indépendant de la longueur de l'iripulsiond'entrée. Dans la figure 1, les circuits monostables sont conçus de telle façon que pendantle temps caractéristique, une impulsion négative soit énise.Il est inutile de dire, qup le circuit pout aussi conduire à une polarité inversée. Ceci signifie qu'une impulsion positive est 35 émise pendant le temps caractéristique. Ln temps t g doit ê$re indépendant seulement de la loncueur rie l'impulsion d'entrée mais aussi du temps d'attente t . Le temps d'attente t,„ suivant la figure 1, est le temps s'écou- W w lant entre la fin de l'impulsion d'un circuit monostable de temps caractéristique tgS et le commencement de la prochaine impulsion du monostable. 40 La durée d'attente peut varier sérieusement, dépendant de la rapidité avec BAD ORIGINAL 6905497 4 2005338 laquelle les impulsions d'entrée se succèdent. Comme on le sait chaque circuit monostable a un temps de rétablissement t qui est nécessaire pour restaurer à sa valeur initiale l'élément de KfcL fonction de temps donnant le temps caractéristique, (par exemple la recharge du condensateur]. Si on suppose que le temps caractéristique est indépendant 5 du temps d'attente, ceci donne : t > t s ceci signifie que le temps lv = KtL> d'attente doit être au moins suffisamment long pour que le procédé de rétablissement puisse entièrement être achevé. Pour des circuits monostables utilisés pour détecter des signaux à modulation de fréquence, comme décrit ultérieurement, des temps d'attente très courts 10 sont demandés de sorte que le temps de rétablissement soit extrêmement court. Avant de décrire une réalisation de l'invention, les caractéristiques désirées du circuit monostable sont une fois encore résumées. 1. Temps de rétablissement très court. 2. Constante du temps caractéristique (dans le cas de fluctuation de 15 température ou de tension d'alimentation). 3. Amplitude du signal de sortie équivalent à une tension de référence sélective. 4. Impédance de sortie constante librement sélectionnée. Le circuit conforme à l'invention a toutes ses caractéristiques, comra 20 décrit par la suite par la figure 2. Le circuit émetteur suiveur avec le transistor T^, à l'aide de diviseur de tension R et R , fournit une tension de référence UD _ que l'on peut choisir 2 o Kfcr à volonté C„ est choisi de sorte que la constante de temps t = C R2 ■ R3 2s " excède considérablement le temps caractéristique t,,,,. Ceci signifie que UREp peut être considéré conme constant pendant le temps caractéristique même dans le cas où la tension d'alimentation de 12 volts change soudainement à à l'intérieur d'une marge de tolérance plus large. 30 Les transistors T et T„ constituent un circuit complémentaire émetteur- 5 6 suiveur qui est symétriquement chargé par des résistances d'égale valeur R,. et R„. b b Il est supposé que T et sont initialement bloqués. Dans un tel cas "redevient conducteur dans l'état saturé du fait que la base de Tc est alimen- D 35 tée par un courant de base à travers R^. La tension sur la base de excède la tension de référence d'une valeur égale à la chute de tension U de la diode conductrice base-collecteur de T_ : U,_,_ = Un_r + U_„_. 5 d5 REF BC5 BC5 La tension sur les émetteurs interconnectés de T_ et T chute en dessous 5 6 BAD ORIGINAL 6905497 2005338 10 de II h oaustr dr la chut? Li = IJ - U ES.G r?s :-r 5 Par conn^n'i^nt l'rerplituds ds la tnnricn nux ^rctteurs T "t T„ doit être : b U = IJ + li - [J - I! E5,G RlF SC 5 L'E5 REF puisque les chutes de tensions S travers les doux diodes T_ sont environ les 5 mêmes. Le transistor complémentaire T„ est blonur' dans cet état de commutation. Cl Si on suppose que T0 est conducteur, T„ UBB °V ~ UCBB = " UCB6 15 Ceci peut aisément se produire quand T est un transistor en germanium b et un transistor en silicium, parce que dans un tel cas = Lîp^ = ~ ''ç-q* Ceci assure que le transistor en silicium T„ est maintenu juste en dehors de l'état saturé. La tension U__ „ sur les émetteurs T_ st T_ doit excéder LS d'une valeur tb,B 5 6 20 Sgele à la chute de tension U__„ ds ls base émetteur do T_. Eibb G UE5,B = UB6 + UEBB Ceci résulte en : UE5,6 = " UCEG + UEEe ~ 0V 25 3(1 40 puisqu'alors on s'attend r= ce que les chutes dp tensions i; travers les deux diodes de T soient environ les nsr.ios. 6 Quand le circuit émetteur-suiveur complémentaire passe alternativement par les deux états Csoit T_ satur;'. et T bloqué ou inversement T_ saturé et 5 t. o T_ bloqué}, la tension de sortie U „ passp. alternati vnn-=nt par valeurs b tibj r d'environ U et environ C volt. Rtr Ainsi la condition 3 des caractéristinues décrites est rempli?. Comme on sait, des circuits complémentaires cmetteur-suiv^ur comprennent une impédance ds sortie, de fait»In valeur iui est nyrptri d~s deux cct*->. De façon à garder cette impédance faible? pondant prc^c3,=,!'? ri? changeront, le seuil de changement est réduit par la chuta de tension de 7? et est rendu symétrique par la charge ohmique de P «t R,,. La sortie A du circuit est reliée aux ^nf?tt°urs Tfi LJ ^ U avec une résistance interne P^ choisie librement. Ceci remplit la condition 4 des caractéristiques demandées. Dans l'état inactif, uns tension, oui bloque T-j, est appliquée à la berne BAD ORIGINAL" 6905497 E 2005338 ri'pntrée du circuit. fît formant un commutateur de courant. Dans l'État ipp.ctif T_ est blonur': et T„ est conducteur on «^«turatirnpuis^us If base de 2 o est o 0 volt tandis que le base de Tq ri travers R^ et lo parcours base-collecteur rîo utilisé comme une diode sont élevés à la tension positive 0 volt 5 + U „. Lorsque T et T sont bloqués, T est conducteur et T est bloqué t'L." T A. b B corrp décrit précédemment. Cependant, quand on applique une impulsion positive brève à E de sorte que devienne temporairement conducteur un processus ds circuit monostable se produit comme montré dans le figure 3. 1(i L'impulsion sur l'entrée E rend temporairement conducteur. Ceci bloque T et T„ devient conducteur : ceci signifie nue U _ saute de U _ à 0 volt. 5 6 E5,S REF Ce saut de tension négatif est transférée à la base de à travers C^ de sorte que la tension de la base de décroit de à partir de la tension LIrCS" Ceci bloque et devient conducteur. conducteur garde la ir- conductibilité du circuit émetteur-suiveur T_ eour un temps suivant t„„ de o SS sorte que soit bloqué. La tension de base de T„ varie avec la constante de temps C . R dans une O II direction positive. La fonction exponentielle "e" a tendance à varier vers la tension . La chute de tension U ^ se déduit de uRf;p à travers 2q le circuit base-collecteur de servant de diode. La tension c!e base de T„ croit suivant la fonction "e"jusqu'à ce qu'elle atteigne unp valeur de U = OV. Comme la base de T_ est connectée au poten- □ 3 2. tiel de masse, DV est la tension de commutation du mode de commutation de courant. Quand la tension ç*élevant suivant une fonction "e"atteint OV, t- devient à nouveau conducteur, et T_ bloqué. Ceci fait que la tension d émetteur IL,- „ de T_ et T retourne ?3 ti La surtension est transmise à T à travers tb,a 5 8 REF 3 C^, ce qui amène immédiatement ^3 saturation et la tension U 3 est alors appliquée à la base do T.,. La constante rie terps de recharge est donnée par C^. Rp, S condition que R soit une impédance de sortir1 de faible valeur du on circuit complémentaire érsttour-suivRur. C., . Rp est extrênement faible, es qui fournit un temps de rétablissement tr?!5 court. Par conséquent, l'état inectif est immédiatement rétabli apr?s avoir ch?n-'- t„ et T„ de sorte rue, si nécessaire In prochrinc ét.ipe dr fonctiopnrvTt r'u monostable ne fore sens irrrrti^l-. Ceci montre nue la con'iiti en 1, des cerr et -'ri ~tî quen ''écrites est remplie. Le temps caractéristique t confcrr'rent aux figures 2 et 3 set obtenu cerne suit : n> - ii ] + m _u i "■ pr-F ~~r 4 pr-jr r.rq *35 = C1 • H1 • l0-n ——r r— UREF ~ UPC4 BAD ORIGINAL'' •À 6905497 7 2005338 ! - U ) + V - l' REF 3C4 EC3 ^ • i°s 1 1 n ! ' - ij FXF nH4 Si l'on suppose nue T„ et T sont dc?s transistors du même tvpo et ouc ces 5 o 4 transistors sc.at disposes dans le mène encapsulage de façon qu'on puisse considérer qu'ils ent la mène température il s'en suivra : U - IJ = OV EC4 !iC3 " Ccompensation de température). Si, de plus, le changement de tension de référence U„__ pendant le temps 10 REF caractéristique tgS peut être négligé, ce qui est assuré à travers RR„ C^ et Tj, l'équation ci-dessus pour le temps caractéristique devient : *33 " C1 ' R1 * »%*• Ainsi le temps caractéristique t^^ du circuit monostable est indépendant 15 de la tension d'alimentation et à condition que le coefficient de température de C„ et R, soit convenablement sélectionné. Ceci remplit la condition 2 des 11 . caractéristiques. La figure 4 montre un circuit additionnel pour la réalisation de la figure 2 qui au lieu de la résistance R utilise ses bornes de sorties 1 et 2 pour C 20 les connecter aux bornes 1 et 2 du circuit de la figure 2, au lieu de la résistance R„ directement. Le but et le fonctionnement de ce circuit addition-8 nel sont comme suit : la diode additionnel CU protège le parcours base-émetteur de contrs un dépassement de 16 tension de claquage qui peut se produire lorsque If surtension négative se produit sur la base de T^. est ajouté 25 pour des raisons de symétrie de façon à retenir la symétrie du mode de commutation de courant même lorsqu'on utilise la diode additionnelle D^. Le point de changement du mode de commutation de courant est maintenu d'autànt plus précis que la valeur de Rg ffig. 2) est grande. Pour obtenir une valeur de Rg très élevée, est remplacé par les étages Tg, RgB, Rg, de la figure 4. Le 30 transistor T_ travaille comme source à courant constant. 8 Bien que l'on ait décrit tiens ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préférée 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 pour autant sortir du cadre de ladite invention. BAD ORIGINAL" 6905497 2005338 REVENDICATIONS 1. Basculeur monostable caractérisé par la combinaison des dispositifs suivants : a/ un ensemble de deux transistors de type opposé, réunis par leurs émetteurs, et dont les collecteurs sont reliés respectivement à deux points 5 à potentiel sensiblement constant, ces deux potentiels étant différents, des résistances étant connectées en série entre l'émetteur commun d'une part et chacun des points à potentiel sensiblement constant d'autre part. b/ un commutateur susceptible de deux états différents, chacun d'eux définissant une voie pour des courants. 10 c/ un circuit à constante de temps transmettant les variations de poten tiel de l'émetteur commun et agissant sur le commutateur de courant de manière à le faire changer d'état, l'ensemble mentionné en a/ changeant d'état sous l'action d'une impulsion d'entrée et étant maintenu dans son nouvel état par une action de contre réaction fournie par le commutateur de courant 15 mentionné en b/ jusqu'à ce que ledit commutateur de courant change à nouveau d'état sous l'action du circuit à constante de temps mentionné en c/. 2. Circuit monostable conforme à la revendication 1 dans lequel le commutateur est constitué par deux transistors avec un circuit d'émetteur com- 20 mun, l'un de ces transistors étant bloqué et l'autre saturé. 3. Circuit monostable en accord avec la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel dans un but de compensation en température de la tension de saturation collecteur-base du premier transistor commutateur de courant, 25 un chemin collecteur-base est connecté dans le circuit à constante de temps. 4. Circuit monostable en accord avec une des revendications ci-dessus, dans lequel les bases des deux transistors formant le circuit émetteur-suiveur sont connectées à travers une diode. 30 5. Circuit monostable selon une des revendications ci-dessus, dans lequel les émetteurs des deux transistors -Formant le commutateur de courant sont connectés à travers deux diodes de même sens que les ensembles base-émetteur de ces deux transistors à un point commun où un courant constant est maintenu au moyen d'un transistor commandé par la base.