Brevet FR2028269A1 — publié le 19701009

202826-9 La présente invention concerne un circuit perfectionné pour augmenter la vitesse de retour du spot dans les tubes à rayons cathodiques à deux bobines de déviation. Elle concerne plus particulièrement un circuit de commande de compensation reliant la bobine recevant un signal en rampe et la bobine de 5 polarisation ce qui fait que les impulsions de tensions élevées sur la bobine de polarisation sont compensées. Les tubes à rayons cathodiques ayant un circuit de commande à deux bobines de déviation, une pour chaque dimension sont normalement utilisés pour des applications scientifiques dans lesquelles il faut une très grande précision pour 10 la position du faisceau cathodique. Dans ces tubes, une bobine est attaquée par un niveau continu pour donner au faisceau cathodique une position de référence. L'autre bobine est attaquée par un signal en rampe qui a deux pentes. La pente positive est une pente douce et elle est utilisée pour effectuer le balayage du faisceau à partir de la position de référence tandis que la pente négative 15 est abrupte ce qui fait que le faisceau reviendra rapidement à la position de référence. Il se pose un problème par le fait que les deux bobines fonctionnent aussi comme un transformateur. En conséquence» pendant le temps correspondant à la pente négative abrupte ou retour du spot, l'impulsion produite dans la bobine 20 recevant le signal en rampe qui accomplit le retour du spot est aussi produite dans la bobine de polarisation à cause de l'effet de transformateur des deux bobines. L'impulsion de tension induite dans la bobine de polarisation est opposés à la polarisation normale de la bobine. En conséquence, le circuit de commande pour la bobine de polarisation est amené à saturation. Aussi à moins de 25 prendre des mesures pour protéger les transistors utilisés dans le circuit de commande de polarisation, cette saturation inverse peut détruire les transistors. Cependant, la saturation seule diminuera l'utilité pratique du circuit de commande de polarisation car il ne peut sortir de la saturation suffisamment rapidement pour être prêt pour le cycle de déflexion suivant de faisceau cathodi-30 que. En d'autres termes si le circuit de commande de polarisation est amené à saturation pendant le retour du spot, il ne répond pas suffisamment rapidement pour être ramené à une polarisation de référence au moment où la tension en rampe va §tre appliquée à la bobine correspondante. Naturellement une solution à ce problème consiste a écrêter la tension aux 35 bornes de la bobine recevant le signal en rampe afin d'empêcher la formation de l'impulsion de tension pendant le retour du spot. Ceci n'est pas une solution satisfaisante car l'écrêtage de l'impulsion d& tension pendant le retour du spot allonge le temps nécessaire pour effectuer le retour dtt spot ce qui n'est pas intéressant. 40 Une autre solution consiste à utiliser des transistors de puissance pour 69 45792 2 2028269 les circuits de commande et à actionner tout le système è une tension plus élevée. En effet les transistors dans les circuits de commande doivent pouvoir fonctionner sur un intervalle de 100 volts approximativement» Ceci n'est pas satisfaisant car dans le circuit générateur du signal en rampe, une grande 5 quantité de courant et de tension est utilisée par les transistors de sorte que la puissance consommée est de l'ordre de plusieurs centaines de watts. Ainsi le circuit fonctionne de façon peu efficace et il faut des circuits de refroidissement élaborés pour empêcher à ce système d'être détruit. Un objet de cette invention est de permettre un retour rapide du spot 10 dans un tube à rayons cathodiques et en même temps empêcher le circuit de commande d'être saturé par l'impulsion de tension induite par le retour du spot. Un autre objet de cette invention est d'actionner un système comportant un tube à rayons cathodiques» pour que le circuit de commande de polarisation 15 soit maintenu hors de la saturation pendant le retour du spot. Conformément à cette invention, les objets précédents sont atteints en ajoutant au système de commande à deux bobines de déflexion un circuit de commande de compensation qui détecte l'augmentation de tension sur la bobine attaquée par un signal en rampe et amène la tension sur la bobine de polari-20 sation à un niveau bien supérieur afin d'annuler l'effet de la tension induite sur la bobine de polarisation. En plus du dispositif de compensation, les performances du circuit peuvent être améliorées en écrêtant les impulsions de tension sur la bobine attaquée par le signal en rampe à un niveau élevé, ce qui facilite le fonctionnement du circuit de commande de compensation et ne 25 ralentit pas sensiblement la vitesse de retour du spot. En d'autres termes l'impulsion de tension induite pendant le retour du spot peut passer à un niveau élevé ce niveau n'étant pas suffisamment élevé pour surcharger les circuits de commande de compensation. De plus, l'invention peut aussi être améliorée en plaçant un circuit à seuil dans le dispositif de commande de 30 compensation, de sorte que ce dispositif n'est pas actionné, tant que le signal induit dans la bobine attaquée par le signal en rampe est inférieur à un niveau donné. Ceci rend ce dispositif de commande de compensation moins susceptible d'être mis en route par du bruit. Le dispositif de commande de compensation peut aussi être amélioré en insérant un circuit RC pour arron-35 dir les transitoires et empêcher la résonnance pendant la commutation du circuit de commande de compensation. L'avantage important de cette invention est qu'il permet d'avoir des vitesses de retour de spot élevées dans les systèmes à tube à rayons cathodiques à deux bobines de déflexion sans utiliser de circuit fonctionnant à des 40 puissances élevées. Il n'est pas nécessaire d'avoir des transistors de puis 69 45792 2028269 sance, et des sources de tension élevées comme utilisées dans l'art antérieur. Les composants ne sont pas surchauffés et en général ce sont des composants de faible puissance qui peuvent être réalisés sur des circuits imprimés. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 5 ressortiront miBux de l'exposé qui suit, fait, en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 représente le schéma d'une réalisation préférée de l'invention dans lequel la commande à deux bobines pour une dimension d'un tube à rayon cathodique est commandée par un circuit de commande fournissant un signal 10 en rampe, un circuit de commande de polarisation, et par un circuit dB commande de compensation reliant les deux circuits de commande des bobines. Les figures 2A, 2B, 2C représentent les signaux que l'on trouve en différents points du circuit de la figure 1. Le signal représenté sur la figure 2A est la tension en rampe qui est appliquée au circuit de commande à signal en 15 rampe. La figure 2B indique les tensions apparaissant sur la bobine attaquée par le signal en rampe. La figure 2C représente les tensions apparaissant sur la bobine de polarisation. Sur la figure 1 est représenté un tube à rayons cathodiques 10 avec deux bobines de déflexion. La bobine 12 est celle qui est attaquée par le circuit 20 de commande à signal en rampe 14, tandis que la bobine 16 est celle attaquée par le circuit de commande de polarisation 16. La liaison des deux circuits de commande est réalisée par le circuit de commande 20 de compensation qui agit sur le circuit de commande de polarisation 18 pour contrecarrer les impulsions de retour de spot induites dans la bobine de polarisation 16. 25 Dans le circuit de commande de polarisation la tension positive est appliquée par l'intermédiaire des diodes 22 à la borne supérieure de la bobine 16. La borne inférieure de la bobine 16 est connectée aux collecteurs des transistors 24 et 26. Les transistors 24 et 26 forment un circuit de DARLINGTON qui commande le courant traversant la bobine de polarisation 16. La résistance 30 28 connectée à l'émetteur du transistor 24 est une résistance de faible valeur et de précision élevée utilisée pour détecter et commander le courant circulant dans la bobine 16. . V Le courant de la bobine passe dans larésistance 28 et engendre une tension qui est renvoyée à l'amplificateur différentiel 30 par l'intermédiaire de la 35 ligne 31. L'autre entrée de l'amplificateur différentiel 30 provient du potentiomètre 32. Le potentiomètre 32 est commandé par la tension de polarisation de référence et son curseur peut être réglé pour fournir un niveau de référence à l'amplificateur différentiel. La boucle de. réaction sert avec l'amplificateur de référence 30 à assurer que la tension au point .33. est identique à la tension 40 appliquée à cet amplificateur sur la ligne 34 à partir du potentiomètre 32. En 69 45792 4 2028269 réglant le curseur du potentiomètre 32, la tension au point 33 peut être commandée et ceci commande le courant circulant dans la bobine 16. Le circuit de commande à tension en rampe 14 comprend aussi un circuit de DARLINGTON avec une boucle de réaction allant à un amplificateur différentiel. 5 La bobine 12 est connectée aux collecteurs des transistors 36 et 38 qui constituent le montage de DARLINGTON. Les résistances 40, 42 et 43 fournissent la polarisation normale pour actionner le montage de DARLINGTON. Le potentiomètre 44 a une résistance supérieure à la résistance 43 et sert simplement à régler la tension sur l'émetteur du transistor 36. Le potentiomètre est réglé pour 10 fournir la réaction par l'intermédiaire de la ligne 45 à l'amplificateur différentiel 46. La quantité du signal de réaction allant à l'amplificateur différentiel 46 commande l'amplitude du signal en rampe aux bornes de la bobine 12. Le signal en rampe est appliqué à l'amplificateur différentiel 46 sur la ligne 47. 15 La diode 48 placée à côté de la bobine 12 ne fait pas partie du circuit de commande à signal en rampe. La diode 48 à laquelle est appliquée la tension 3'sert à écrêter la tension. L'écrêtage empêche aux impulsions de tension importantes induites dans la bobine 12 d'amener le dispositif de commande de compensation 20 à saturation. 20 Le dispositif de commande 20 est constitué de deux étages. Le premier étage comportant le transistor 50 sert de circuit de seuil pour le bruit tandis que le second contenant les transistors 52 et 54 montés en circuit DARLINGTON sert de commutateur de tension pour appliquer la tension 3V^ à la borne supérieure de la bobine de polarisation 16 lorsque les transistors 52 et 54 sont conduc-25 teurs. Dans le premier étage les résistances 56, 58 et 60 sont des diviseurs de tension pour polariser le transistor 50 et la diode 62. Pendant que la tension en rampe est appliquée à la bobine 12, la diode 62 est polarisée en inverse et le transistor 50 est bloqué. Au début du retour du spot l'augmentation 30 rapide de la tension aux bornes de la bobine 12 rendra la diode 62 polarisée dans le sens direct et un peu après le transistor 50 deviendra conducteur. Lorsque le transistor 50 devient conducteur le second étage constitué de transistors 52 et 54 est rendu conducteur à cause du courant appliqué aux bases de ces transistors par le transistor 50. Le transistor 54 est rendu de 35 plus en plus conducteur dans la mesure où le signal induit à partir de la bobine 12 rend conducteur le transistor 50. Il se peut que la tension induite à partir de la bobine 12 soit écrêtée à 3V^, et à ce moment le transistor 54 est à peu près saturé et il applique la tension 3V^ à la borne supérieure de la bobine 16. En résumé, pendant le retour du spot, 1'impulsion de tension 40 engendrée dans la bobine 12 est induite dans la direction opposée dans la 69 45792 2028269 bobine 16. L'impulsion induite dans la bobine 16 est annulée par le circuit de commande 20 appliquant à la bobine une tension 16 dans un sens opposé à l'impulsion induite. Les condensateurs 64 et 66 représentés dans le circuit de commande 20 ne 5 sont pas. nécessaires pour le fonctionnement de ce circuit. Cependant, ils augmentent sa vitesse de réaction et tendent à arrondir le signal appliqué à la borne supérieure de la bobine de polarisation 16 de sorte qu'il s'adapte plus à l'impulsion de tension induite dans la bobine 16. Le condensateur 64 transmet le transitoire lorsque l'impulsion induite commence juste et rend 10 rapidement conducteurs les transistors 52 et 54 avant que le transistor 50 soit rendu conducteur pour attaquer ces transistors 52 et 54. D'autre part le condensateur 66 commande l'affaiblissement de tension sur les bases des transistors 52 et 54 lorsque l'impulsion e retour de spot se termine. L'action de ces condensateurs sera mieux comprise lorsque le fonctionnement du système 15 de l'invention est décrit en se référant à la figure 2. Sur la figure 2 sont représentés trois signaux identifiés par A, B et C. Ces signaux sont ceux que l'on trouve aux points A,B,C de la figure 1. Initialement il y a un courant donné qui passe dans la bobine de polarisation 16 ce courant étant déterminé par le réglage du potentiomètre 32. Ce réglage 20 du potentiomètre 32 fixe le point de référence pour le faisceau cathodique dans la dimension commandée par les deux bobines 12 et 16. La déflexion dans cette dimension est commandée par l'application du signal A à la ligne 47. L'amplitude de la déflexion peut être commandée en réglant le potentiomètre 44. 25 Pendant que la tension en rampe A augmente lentement le faisceau cathodique est dévié à partir de sa position de référence. Pendant cette partie du cycle, le circuit de commande 20 est inactif puisque la diode 62 est polarisée en inverse. Le seuil auquel le transistor 50 devient conducteur est représenté par le niveau TH dans le signal B de la figure 2. Le signal B apparait sur-30 les collecteurs des transistors 38 et 36 dans le circuit de commande 14 à signal en rampe. Au repos avant le début du signal en rampe, la diode 62 est polarisée dans le sens direct mais les transistors 50, 52, 54 dans le circuit de commande 20 ne sont pas conducteurs. Lorsque la rampe commence à augmenter à l'entrée de 35 l'amplificateur différentiel 46, le courant traversant la bobine 12 commence à augmenter, comme un signal en rampe. Cette augmentation linéaire du courant dans le bobine 12 est différentiée par la bobine 12 pour produire une chute de tension constante au point B. Ceci est représenté par la chute de tension 68 du signal B. Si la bobine 12'n'avait pas de résistance, la*tension au bas 40 de la partie 68 du signal B resterait constante jusqu'au retour du spot. Ce- 69 45792 B 2028269 pondant, à cause de la résistance de la bobine 12, il y a une chute de tension supplémentaire quand le courant augmente. Au point 70 du signal A le retour du spot est amorcé et le courant appliqué à la bobine 12 chute rapidement. Le champ magnétique disparaissant dans la 5 bobine 12 engendre l'impulsion de tension 72 dans le signal B. L'impulsion 72 est écrêtée au niveau par la diode 48. L'écrêtage de cette impulsion au niveau élevé de 3V^ ne ralentit pas de façon appréciable le retour du spot. Lorsque l'impulsion se termine la tension au point B revient au niveau de repos indiquant qu'il n'y a pas de courant dans la bobine 12. 10 S'il n'y avait pas le dispositif de commande de compensation une impul sion négative de m6me amplitude apparaîtrait au point C dans le circuit de commande 18. Cette impulsion est due à l'action du transformateur constitué par les bobines 12 et 16 ayant un rapport de transformation de 1 à 1. L'impulsion négative est représentée en lignes pointillées an 74 sur le signal C. 15 L'action du circuit de commande de compensation est amorcée par le front avant de l'impulsion 72 qui polarise dans le sens direct la diode 62 et le transistor 50 et rend conducteurs les transistors 52 et 54. Le transistor 54 étant rendu conducteur par le temps de montée de l'impulsion 72 la tension aux bornes du transistor 54 fait augmenter la tension appliquée à la bobine 20 16 dans les mêmes proportions que la tension induite fait chuter la tension du point C. La tension au point C chute un peu au-dessous de car le seuil de bruit dans le circuit de commande 20 empêche au transistor 54 de devenir conducteur avant que le seuil soit dépassé. Lorsque l'impulsion de tension 72 commence à s'affaiblir, le transistor 54 se bloque peu à peu et la tension 25 au point C revient à . Lorsque le signal en rampe repart de nouveau la tension C présente une augmentation immédiate qui est la tension induite correspondant à la chute de tension 68 (signal B) se produisant dans la bobine 12. La tension C présente aussi la même chute de tension graduelle à cause de .la résistance que celle qui se produisait dans la bobine 12. 30 Le condensateur 64 est utilisé pour courtcircuiter le transistor 50 pendant l'utilisation initiale de l'impulsion de tension 72. Si on n'utilisait pas le condensateur 54 le circuit fonctionnerait mais il apparaîtrait une faible pointe de tension en 76 sur le signal C. Le condensateur 66 dans le circuit 20 est utilisé pour commander l'affai-35 blissement de la tension appliquée aux transistors 52 et 54 lorsque l'impulsion 72 se termine. Sans le condensateur 64 il apparaîtrait dans le signal C une petite pointe de tension 78. Cette invention a été décrite en utilisant des composants fonctionnant à des puissances faibles de l'ordre de un watt avec une source de tension V 1 40 égale à 15 volts et une source de tension 3V^ égale à 45 volts. Naturellement, 69 45792 2028269 on peut utiliser d'autres valeurs pour les sources de tension en modifiant en conséquence les composants. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de 5 réalisation préféré 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. 69 45792 a 2028269 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de déviation de faisceau électronique, comprenant pour une des directions à commander un premier moyen de commande, et une première bobine pour appliquer une tension en rampe avec.retour, un deuxième moyen de commande, et une deuxième bobine pour appliquer une tension de pola- 5 risation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - un troisième moyen de détection de l'augmentation de tension aux bornes de la première bobine pendant le retour, - un quatrième moyen de compensation, commandé par le troisième moyen, de détection, appliquant à la deuxième bobine une tension compensant 10 la tension induite dans ladite deuxième bobine pendant le retour. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que : - le troisième moyen de détection comporte un dispositif de seuil empêchant la détection d'une augmentation de tension inférieure à un niveau déterminé. 15 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que : - la première bobine comporte un moyen d'écrêtage•de l'augmentation de tension pendant le retour protégeant les dits troisième et quatrième moyens contre une augmentation de tension trop élevée, sans diminuer substantiellement la vitesse de' retour du faisceau. 20 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que : - le troisième moyen de détection comprend un élément capacitif placé en parallèle pour courtcircuiter ledit troisième moyen pendant la montée de l'augmentation de tension due au retour et accélérer la commande dudit quatrième moyen pendant cette dite montée. 25 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que : - le quatrième moyen de compensation comporte un élément capacitif pour éliminer une oscillation transitoire produite à la retombée de la tension de compensation appliquée à la bobine de polarisation.