Brevet FR2003012A1 — publié le 19691107

I>a présente invention se rapporte aux circuits de déviation magnétiques de commande de faisceaux électroniques et, plus particulièrement, à un excitateur de bobine de déviation perfectionné du type utilisé dans les circuits de balayage d'appareils d'enregistre-5 ment à faisceau électronique. Divers montages de la technique antérieure sont disponibles pour exciter les bobines de déviation de dispositifs à faisceau é-lectronique ; les montages types de ce genre comprennent un circuit d'alimentation directe qui introduit ion signal correcteur dans le 10 circuit de sortie de l'amplificateur de déviation qui excite la bobine de déviation, la valeur du signal introduit par le circuit d'alimentation directe est compatible avec la valeur du signal exigé par la bobine de déviation pour présenter des caractéristiques de déviation convenables. Ces montages de la technique antérieure ont 15 un temps de réponse, une linéarité et, plus généralement, une efficacité, qui suffit pour les applications commerciales usuelles. Par contre, dans divers appareils à faisceau électronique complexes tels que, par exemple, les appareils d'enregistrement à faisceau électronique à hautè densité, des temps de retour du faisceau 20 extrêmement courts et une linéarité améliorée pendant les temps d'avance du faisceau, sont nécessaires pour éviter toute perte d'information au cours du processus d'enregistrement. Dans de tels appareils les montages de la technique antérieure ne peuvent assurer l'efficacité désirée en raison des effets de dissipation d'énergie considéra-25 bles dans leurs éléments actifs, d'un temps de retour du faisceau médiocre et d'une non-linéarité due à la surcharge. Généralement, les circuits amplificateurs de la technique antérieure utilisés pour exciter les bobines de déviation sont améliorés en augmentant le gain des amplificateurs ce qui, toutefois, pose des 30 problèmes de stabilité. En outre, dans les appareils qui exigent des temps de retour du faisceau rapides, la bobine de déviation nécessite de 60 à 120 volts pour assurer .le retour du faisceau aux vitesses désirées. Une telle tension est peu compatible avec les semi-conducteurs rapides modernes qui sont utilisés dans les circuits amplifi-35 cateurs de déviation, la largeur de bande ou la vitesse des transistors de grande puissance est extrêmement limitées ce qui conduit à adopter un type de montage» capable de fournir la tension et l'intensité relativement élevées nécessaires, avec peu de perte d'énergie. Ces exigences sont encore rendues plus impératives par le fait que 40 la plupart des circuits de sortie de déviation doivent fournir le 69 05285 2 2003012 courant de pleine charge à la tension maximale aux bornes du transia tor de sortie. Ceci donne lieu à une puissance de pointe relativement élevée pendant la première partie du temps d'avance du faisceau Ce niveau de dissipation d'énergie relativement élevé exclut l'uti-5 lisation de la plupart des semi-conducteurs à grande vitesse et, par conséquent, rend l'obtention d'un retour du faisceau extrêmement rapide ne demandant, par exemple, que 0,6 microseconde, difficile sinon impossible. L'invention a pour objet un circuit d'excitation de bobine de 10 déviation perfectionné utilisant des moyens inducteurs .pour emmagasiner de l'énergie et, par conséquent, réduire la dissipation d'énergie du transistor de sortie du circuit d'excitation qui alimente la bobine de déviation et fournit en outre une compensation d'alimentation directe, qui conjointement à un circuit de réaction clas-15 sique, améliore la réponse et la linéarité du montage. A cet effet, une bobine d'induction d'emmagasinage d'énergie est couplée avec le circuit de sortie et fournit le haut degré de variation de tension nécessaire pour commuter rapidement le flux de la bobine. Ainsi, le transistor de sortie peut fournir un courant sous une tension 20 relativement basse, ce qui réduit considérablement la dissipation d'énergie. En outre, une compensation est prévue dans le circuit d'excitation, pour assurer une meilleure réponse au ccours du temps de retour du faisceau et améliorer la linéarité au cœors du temps d'avan-25 ce du faisceau, sous la forme d'un circuit de compensation qui tire un signal du signal d'entrée et l'introduit à l'entrée du circuit de sortie de 1'excitâteur. Le circuit de compensation utilise un circuit amplificateur d'alimentation directe qui est interposé entre le signal d'entrée et l'entrée de l'étage de sortie du circuit amplifi-30 cateur de déviation classique, le circuit d'alimentation directe é-tant conçu de manière à appliquer la forme d'onde approximative désirée à l'entrée de l'étage de sortie, de sorte que le circuit de réaction classique n'a plus qu'à fournir le signal de réaction nécessaire pour assurer l'obtention de la forme d'onde de sortie désirée. 35 II va de soi que les concepts de l'invention ne sont pas limi tés à l'utilisation de celle-ci avec des circuits d'excitation de bobines de déviation, mais qu'elle peut être adoptée dans tout montage où line forme d'onde d'entrée répétitive commune est utilisée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description 40 détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint, qui en représente, 69 05285 3 2003012 à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation. Sur ce dessin : la figure 1 est un schéma symbolique simplifié d'un excitateur de bobine de déviation à retour du faisceau rapide suivant l'inven-5 tion, et la figure 2 est un schéma de câblage représentant de façon plus détaillée le montage de la figure 1. On va tout d'abord décrire la figure 1 où les amplificateurs 10 et 20 forment en fait un unique amplificateur de base tel que ce-10 lui qui est couramment utilisé pour exciter les bobines de déviation. Toutefois, pour faciliter la description, l'amplificateur 20 est représenté séparément et est considéré ici comme l'étage ou circuit amplificateur de sortie. l'amplificateur 10 est couplé, à son entrée, avec un signal d'entrée par l'intermédiaire d'une résistance 15 12 et de bornes d'entrée 14. L'amplificateur 10 (dénommé ci-après "amplificateur de base") est couplé, à sa sortie, avec une jonction de sommation 16 qui est à son tour couplée avec un circuit de sortie désigné dans son ensemble par la référence générale 18 et qui comprend essentiellement l'amplificateur de sortie 20 précédemment men-20 tionné, modifié suivant l'invention, comme décrit plus loin. Le circuit de sortie 18 est connecté à une bobine de déviation 22 d'un dispositif à faisceau électronique, bobine dont l'autre extrémité est couplée, par l'intermédiaire d'une résistance 24» en réaction, avec • l'entrée de l'amplificateur de base 10 pour former une boucle de ré-25 action classique. La même extrémité de la bobine 22 est mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 26. Les résistances 12, 24 et 26 déterminent le gain en circuit fermé de la boucle de réaction. Suivant l'invention, un circuit de compensation 28 est monté en-30 "fcre les bornes d'entrée 14 et la jonction de sommation 16. Le circuit de compensation 28 comprend essentiellemnt une résistance insérée 30 entre la borne d'entrée 14 qui n'est pas à la masse, et un amplificateur de compensation 32 qui est à son tour couplé avec la jonction de sommation 16. Un circuit B, 34» est monté aux bornes de l'amplifica-35 teur de compensation 32 ; il cconstitue un réseau passif destiné à déterminer la réponse en boucle fermée du circuit de compensation 28. Le circuit de compensation 28 est conçu de manière à appliquer la forme d'onde approximative voulue à l'entrée de l'amplificateur 40 de sortie, par exemple du circuit de sortie 18. En conséquence, le 69 05285 4 2003012 circuit de ^compensation 28 et l'amplificateur de sortie 20 forment un "bon circuit d'excitation en boucle ouverte. L'amplificateur 10 et le parcours de réaction en boucle fermée sont alors utilisés pour corriger exclusivement les erreurs du parcours en boucle ou-5 verte et ne fournissent pas le signal d'excitation total. Ce type de compensation-utilisant à la fois un affaiblissement d'alimentation directe et un affaiblissement de réaction suivant l'invention, peimet l'utilisation de gains de boucles plus faibles et de largeurs de bande plus réduites pour les mêmes performances de sortie. 10 On voit donc que l'amplificateur de compensation 32 fournit le signal normalement exigé, par l'amplificateur de sortie 20. E9. d'autres termes, les amplificateurs 20 et 32 sont conçus de manière à fournir le meilleur signal possible à la charge telle que la bobine de déviation 22. L'amplificateur 10 est ensuite ajouté pour réduire 15 les erreurs entre la sortie et l'entrée. Sans l'amplificateur de compensation 32, l'amplificateur de base 10 devrait fournir le signal nécessaire à l'amplificateur 32 aussi bien que les signaux d' erreur. Bn conséquence, suivant l'invention, l'insertion du circuit de compensation 28 réduit la demande sur l'amplificateur de base 10 20 et améliore ainsi la réponse de sortie et la linéarité du circuit d'excitation de la bobine de déviation. On va maintenant examiner plus particulièrement la figure 2, où. le circuit de sortie 18 est représenté de façon plus détaillée, modifié conformément aux concepts de l'invention. L'amplificateur 25 de sortie 20 comprend essentiellement un étage de sortie classique d'un amplifieateur de déviation de base, mais il est représenté ici séparément pour définir le circuit de sortie 18 qui comprend les transistors 36, 38 et le transistor de sortie 40. Plus précisément, le circuit de compensation 28 est connecté, 30 à sa sortie, à la jonction de sommation 16 formée en partie de la résistance 42 qui est à son tour couplée iavec la base du transistor 36. La jonction de sommation 16 comprend en outre une résistance 44 connectée à l'une des extrémités de la jonction commune entre l'amplificateur 10, la résistance 42 et la base du transistor 36. L'au-35 tre extrémité de la résistance 44 est couplée avec une tension négative choisie, - V qui, dans l'exemple considéré, est de l'ordre cc de -12 volts. Le collecteur du transistor 36 est mis à la masse et son émetteur reçoit la tension —V par l'intermédiaire d'une résis- CC tance 46. L'émetteur du transistor 36 est en outre couplé avec la 40 base du transistor 38, dont le collecteur est mis à la masse et doit 'r*- —,» COPV 69 05285 5 2003012 l'émetteur est connecté à l'émetteur du transistor de sortie 40. La "base du transistor 40 est couplée avec côté cathode d'une série de diodes 48 dont" le côté anode est mis à la masse, la base du transistor 40 est mise à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 5 50. la jonction commune entre le condensateur 50 et les diodes 48 reçoit la tension -V par l'intermédiaire d'une résistance 52. CC les émetteurs des transistors 40 sont couplés avec une polarisation non inductive formée des transistors 54 et 56, le collecteur du transistor 54 étant couplé avec les émetteurs des transis-10 tors 58» 40. 1* émetteur du transistor 54 reçoit la tension -V par CC l'intermédiaire d'une résistance 58, et sa "base reçoit également la tension -V par l'inteimédiaire d'une résistance 60. la base du CC transistor 54 est en outre connectée à l'émetteur du transistor 56 et, de là, à la masse par l'intermédiaire dMan condensateur 62. le ■j 5 collecteur du transistor 56 est mis à la masse et sa base reçoit la tension -Y par l'intermédiaire d'une résistance 64 et est en outre ce mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 66 et d'une résistance 68, en parallèle. On voit donc que le transistor de sortie 40 est monté "à base 20 commune" grâce à la faible impédance du condensateur 50 et au réseau • de polarisation de courant continu formé par la résistance 52 et les diodes 48. les diodes 48 fournissent une polarisation négative de faible impédance au transistor 40. Suivant l'invention, le collecteur du transistor de sortie 40 25 est connecté à l'une des extrémités de la bobine de déviation 22, ' ainsi qu'à l'anode d'une diode 70 dont la cathode reçoit une tension positive choisie, +V qui peut être de l'ordre de +70 volts. Une bo- c bine d'induction 72 est connectée, par l'une de ses extrémités, à la jonction commune de la diode 70, du collecteur du transistor 40 et 30 de la bobine 22, et son autre extrémité reçoit une tension positive choisie +V , par l'intermédiaire d'une résistance 74» la tension C c +V pouvant être de l'ordre de +12 volts. Une résistance 76 est mon- CC tée aux bornes de la bobine d'induction 72. les composants 70-76 forment essentiellemeat un moyen inducteur capable d'emmagasiner la for-35te énergie nécessaire pour assurer le temps de retour du faisceau re lativement court, moyen qui est désigné dans son ensemble par la référence générale 78. Ce moyen inducteur 78 (et plus particulièrement là bobine d'induction 72) est utilisé pour emmagasiner l'énergie nécessaire à la 40 commutation de la bobine de déviation 2dt le transistor 40 c'ontrô- CO PY 69 05285 e 2003012 lant, conjointement à la résistance 74» le courant de ladite bobi- s ne. En d'autres termes, la résistance 74 est une résistance chutri-ce poux la bobine d'induction 72. la diode 70 est utilisée pour stabiliser la tension de sortie et empêcher un claquage éventuel du 5 transistor de sortie 40. La résistance 76 amortit l'effet de choc produit dans la bobine d'induction 72 et dans la bobine de déviation 22 au cours du retour du faisceau. En conséquence, on peut voir que l'adoption du moyen inducteur 78réduit la dissipation d'énergie dans le transistor de sortie 40 10 en éliminant la nécessité de fournir m courant intense sous tension élevée pendant la première partie du temps d'avance du faisceau. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ; elle est susceptible de nombreuses variantes 15 selon las applications envisagées, sans qu'on s'écarte pour cela du domaine de l'invention. Par exemple d'autres types de dispositifs à l'état solide tels que des redresseurs au silicium commandés peuvent être utilisés au lieu de transistors, en particulier dans l'étage de sortie, un com-20 posant capacitif étant alors utilisé comme moyen d'emmagasiner de l'énergie. En outre, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à son utilisation avec des circuits d'excitation de bobine d'induction et peut être utilisée dans n'importe quel montage auquel une forme d'onde d'entrée répétitive connue est appliquée. 69 05285 7 2003012 REVENDICATIONS 1) Excitateur de bobine de déviation à retour du faisceau rapide comprenant un amplificateur de déviation avec circuit de sortie, cet excitateur présentant un temps de réponse et me linéarité améliorée ainsi que des caractéristiques de dissipation d'énergie 5 également améliorées, ledit excitateur étant caractérisé par le f&it de comprendre des moyens couplés avec le circuit de sortie précité pour fournir de l'énergie pendant des périodes de temps choisies et un circuit de compensation fonctionnellement couplé avec l'amplificateur de déviation et faisant partie de eelui-ei, de manière à 10 fournir un signal de sortie d'une forme d'onde choisie à la bobine de déviation. 2j Excitateur selon 1 caractérisé en ce que les moyens couplés avec le circuit de sortie comprennent des moyens de réaetance. 3) Excitateur selon 2 caractérisé en ce que les moyens de ré-15 actance sont couplés avec la sortie du circuit et sont capables .de fournir une énergie choisie à la bobine de déviation pendant la partie retour àifaisceau du cycle de déviation assuré par ladite bobine . 4) Excitateur selon 3 caractérisé en ce que les moyens de réaetance comprennent en outre une bobine d'induction couplée à l'une 20 de ses extrémités, avec la bobine de déviation et,à son autre extrémité, avec une source de tension choisie, et des moyens couplés a-vec la jonction de la bobine d'induction et de la bobine de déviation, pour stabiliser la tension de sortie à un niveau choisi. 5) Excitateur selon 3 caractérisé en ce que les moyens de ré-25 aetance comprennent tin condensateur couplé avec la bobine de déviation par l'intermédiaire d'un redresseur au silicium commandé. 6) Excitateur selon 1 caractérisé en ce que le circuit de ca»-pensation comprend une boucle d'alimentation directe branchée entre l'entrée de l'amplificateur de déviation et l'entrée du circuit de 30 sortie. 7) Excitateur selon 6 caractérisé en outre en ce qu'il comprend une boucle de réaction branchée entre la bobine de déviation et l'entrée de déviation, la boucle d'alimentation directe comprenant un amplificateur et un circuit bêta, qui détermine la réponse 35 en boucle fermée du circuit de compensation, ladite boucle d'alimentation directe étant capable de produire un signal de sortie présentant la forme d'onde approximative nécessaire à la bobine de réaction étant capable de fournir un signal représentant une divergence quelconque éventuelle entre le signal de sortie de la boucle 40 d'alimentation directe et la forme d'onde de sortie désirée.