Brevet FR2030208A1 — publié le 19701030

p*-" * , 70 02936 i 2030208 La présente invention concerne un circuit oscillateur comportant un premier et un second dispositifs amplificateurs, par exemple des transistors, chacun ayant au moins une première, une seconde et une troisième électrodes, par exemple respectivement une base, un émetteur et un collecteur, les secondes électrodes ^ 5 des premier et second dispositifs étant couplées l'une à l'autre, par l'interné- , diaire d'un circuit résonnant série, le premier dispositif amplificateur qui fonctionne dans sa région active, ayant sa première électrode polarisée à un | potentiel de courant continu, pratiquement fixé, et sa troisième électrode couplée' - à la première électrode du second dispositif amplificateur dont 1'amplitude 10 limite le signal de contre-réaction de l'oscillateur. Un oscillateur de ce genre est généralement appelé oscillateur du type ,C Butler. pans ce type connu d'oscillateur, le signal de sortie, prélevé sur la troisième électrode du second dispositif amplificateur, est constitué par une onde 15 sinusoïdale écrêtée, étant donné que ce dispositif est porté soit dans son état de saturation, soit dans sa région de coupure, au cours d'une fraction du cycle d'oscillation. Il est évident que dans les applications où une distorsion thermique est nuisible, le signal écrêté ci-dessus, doit être corrigé, c'est-à-dire filtré avant d'être envoyé à l'impédance de charge. Par exemple, en téléphonie, 20 en signalisation à fréquences multiples entre les enregistreurs, la distorsion d'harmonique des signaux émis peut provoquer un fonctionnement de faute de l'équipement dè réception à l'extrémité de réception du trajet de transmission. Les 4 circuits filtres associés respectivement aux oscillateurs engendrant les divers Signaux de fréquence vocale, utilisés dans ce système de signalisation à fréquen-25 ces multiples, sont constitués par des filtres à bande passante étroite qui,dans leur version la plus simple comportent chacun une paire de bobines. Il est évident que les bobines constituent des composants coûteux et encombrants par rapport aux autres composants miniatures du circuit. En conséquence, la présente invention a pour objet de proposer un circuit 30 oscillateur du type ci-dessus, mais délivrant une forme d'onde sinusoïdale pure, à sa sortie, en éliminant ainsi la nécessité d'utiliser des circuits de filtrage, à la sortie. Le circuit des oscillateurs considéré est caractérisé en ce que qu'il comporte encore un troisième dispositif amplificateur, par exemple un transistor 35 ayant au m'oins une première, une seconde et une troisième électrodes, soitj ■ respectivement, une base, un émetteur et un collecteur, les première et seconde électrodes du troisième dispositif, qui fonctionnent dans leurs régions actives, étant couplées, respectivement, à la troisième électrode du premier dispositif, et à la première électrode du second dispositif, et en ce que la résistance du 40 circuit de contre-réaction résonnant est faible par rapport à son inductance, à W ^ v = ':î . ' ■ . " :v-. ; 70 02936 2030208 la suite de quoi, les signaux sur les troisièmes électrodes des premier et troisième dispositifs sont sinusoïdaux. Dans la plupart des cas, le signal de sortie de l'oscillateur ne peut pas être prélevé sur la troisième électrode du premier dispositif amplificateur ou 5 sur la seconde électrode du troisième dispositif amplificateur, parce que ces électrodes sont impliquées dans la boucle de réaction de l'oscillateur, et les interactions entre une impédance de charge- variable et la boucle de réaction ne sont pas évitées de manière satisfaisante, c'est-à-dire que la stabilité de l'oscillateur est affectée dans une certaine mesure par les variations de la charge. 10 Aussi, le signal de sortie de l'oscillateur est généralement prélevé sur la troisième électrode du troisième dispositif amplificateur. Ce signal de sortie n'étant pas suffisamment puissant, il est habituellement appliqué à la charge par l'intermédiaire d'un étage de puissance et d'un étage d'équilibrage d'impédance, par exemple un transistor suiveur d'émetteur. Il est évident que la consommation 15 d'énergie de ce dernier étage sers.it comparativement élevée par rapport à la consommation des autres éléments actifs du circuit oscillateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit oscillateur com- * porte encore un quatrième dispositif amplificateur, par exemple un transistor ayant au moins une première, une seconde et une troisième électrodes, par exemple, res-20 pectivement, une base, un émetteur et un collecteur, et est caractérisé en ce que : - le quatrième dispositif amplificateur, qui fonctionne dans sa région active, a sa première électrode couplée à la troisième électrode du troisième dispositif amplificateur, et sa seconde électrode connectée, d'une part, à la troisième électrode du second dispositif, et, d'autre part, à un second potentiel à courant 25 continu fixé par l'intermédiaire d'une impédance établissant un trajet à courant continu ; - le second dispositif amplificateur est amené dans sa région de coupure pendant une fraction du cycle d'oscillation ; - le signal de sortie de l'oscillateur est prélevé sur la seconde électrode du 50 quatrième dispositif. De cette manière, le quatrième dispositif amplificateur constituant l'étage de puissance indiqué ci-dessus, est alimenté en courant alternatif, par 1'intermédiaire du second dispositif amplificateur pendant une grande partie du cycle - ' - î - d'oscillation, c'est-à-dire pendant l'intervalle de temps au cours duquel le 35 second dispositif est dans sa région active, et il est alimenté en courant alternatif à travers l'impédance ci-dessus, au cours seulement de la fraction de cycle d'oscillation où le second dispositif est amené dans sa région de coupure. Ainsi, le courant alternatif traversant le second transistor, en dépit de sa forme d'onde sinusoïdale coupée, est effectivement utilisé dans l'étage de puissance de sortie, 40 à la suite de quoi, une économie substantielle est assurée dans la consommation 70 02936 2030208 3 d'énergie du circuit oscillateur en entier. D'autres caractéristiques de l'invention rassortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et? nullement limitatif de l'invention. 5 La figure unique du dessin représente un exemple de réalisation d'un circuit oscillateur selon l'invention. Tel que cela est représenté sur le dessin, le circuit est constitué par un oscillateur modifié, du type Butler, comprenant trois transistors Ql, Q2, et Q3, de type NPN, et m étage de sortie tampon comprenant tin transistor Q4, de type 10 NPN, monté en suiveur d'émetteur. La base du transistor Ql est connectée à une source E de potentiel négatif, par exemple -36 volts, par l'intermédiaire d'une diode zener W2, par exemple de 5,6 volts, et à la terre par l'intermédiaire de la connexion série d'une résistance R.10 (5,2 kohms) et d'une résistance R4 (510 ohms). La borne commune aux résistances RIO et R4 est connectée à la sortie 15 E, par l'intermédiaire de la connexion parallèle d'une diode zener KL, par exem- --pie de 24 volts, et d'un condensateur C4 (47 microfarads), et au collecteur du transistor Ql par 1'intermédiaire d'une résistance R3 (1,2 kohms). Le collecteur du transistor Ql est connecté encore à la base du transistor Q3 par l'intermédiaire d'un condensateur C2 (0,47 microfarads). L'émetteur du transistor Q3 est 20 connecté,^ d'une part, à la base du transistor Q2, et d'autre part, à la source E, par l'intermédiaire d'une résistance R5 (2 kohms). Le collecteur du transistor Qj5 est connecté à la terre par l'intermédiaire de la connexion série d'une résistance R6 (1,6 kohms) et d'une résistance 57 (2,4 kohms). E L* émetteur du transistor Q2 est connecté, d'une part, à la source/far l'inter-25 médiaire d'une résistance R8 (540 ohms), et d'autre part à l'émetteur du transistor Ql, par l'intermédiaire de la connexion série d'une résistance RI (300 ohms), d'un condensateur Cl et d'une inductance Ll. L'émetteur du transistor Ql est connecté encore à la source E par l'intermédiaire d'une résistance R2 (1,1 kohms)» Le collecteur du transistor Q2 est connecté à la source E par l'intermédiaire 30 d'une résistance R9 (10 kohms) et, directement, à l'émetteur du transistor Q4. Les électrodes de base et de collecteur de ce transistor Q4 sont connectées à la borne commune des résistances R6 et R7, et à la terre, respectivement. La borne commune de l'émetteur du transistor Q4 et du collecteur du transistor 02, est encore connectée à une prise de l'enroulement d'un autotransformateur T par 35 1'intermédiaire d'un condensateur C3 (47 microfarads). line extrémité de l'enroulement de 1'autotransformateur T est connectée à la terre, tandis que l'autre extrémité, qui constitue la sortie de l'oscillateur référencée OUT, est connectée .à un circuit de charge (non représenté). Le principe de fonctionnement du circuit oscillateur, ci-dessus, pour autant 40 que les transistors Ql et Q2 sont concernés, est semblable aux principes de fonc 70 02936 2030208 tionnement de l'oscillateur Butler classique, le transistor Q2 se comportant comme un suiveur d'émetteur et le transistor Ql comme un. amplifioateur à base commune*. Aussi, seulement les points de différence seront explicités ci-après. Le transistor Ql fonctionne dans sa région active pendant le cycle d'oscil- 5 lation complet, tandis que le transistor Q2 est amené dans sa région de coupure pendant une fraction cio ce cycle, à cause de sa base qui est amenée à un potentiel plus négatif que son émetteur, de telle- sorte que le gain de la boucle de réaction est maintenu égal à l'unité. Le signal d'émetteur du transistor Q2 présente, ainsi, une forme d'onde sinusoïdale écrêtée. Le signal distordu, ci-dessus, est renvoyé 10 à l'émetteur du transistor Ql après avoir été filtré dans le circuit résonnant série, à facteur de surtension Q élevé (wLl très supérieur à R j w étant la fréquence de résonance angulaire , et R la résistance série totale de la branche résonante). Aussi, le signal résultant appliqué à l'émetteur du transistor Ql présente une forme d'onde sinusoïdale pure. meroe 15 La./chose se produit pour la forme d'onde du signal apparaissant au collecteur du transistor Ql, étant donné que ce dernier transistor fonctionne dans sa région active, et que des effets parasites dUs aux variations de potentiel de la source E, affectant la faible impédance de base, sont pratiquement éliminés par le montage de polarisation des diodes zener Wl, W2 et de la résistance RIO. Le signal 20 de collecteur du transistor Ql est appliqué à la base du transistor Q3, fonctionnant également dans sa région active au cours du cycle d'oscillation total, de telle sorte que les signaux d'émetteur et de collecteur du transistor Q3 présentent une forme d'onde sinusoïdale pure également. Le signal de collecteur du transistor Q3, après avoir été divisé par le diviseur de tension RJ/R6, est appli-25 qué à la base du transistor Qty suiveur d'émetteur. Ce transistor Q4 fonctionnant également dans sa région active, la forme d'onde de tension à son émetteur est une forme d'onde sinusoïdale pure. Le courant alternatif de son émetteur est pratiquement égal au courant alternatif du collecteur du transistor Q2 pendant l'intervalle de temps oîi le transistor Q2 est dans -JO sa région active, et il est égal au courant alternatif traversant la résistance R9 au cours de l'intervalle de temps où le transistor Q2 est coupé. En d'autres termes, ce dernier courant à travers la résistance R9 compense la composante continue de la forme d'onde sinusoïdale écrêtée du courant collecteur du transistor Q2. Il est évident que le niveau de polarisation continue du transistor Q4 doit 35 être choisi suffisamment élevé, afin que le transistor Q4 fonctionne dans sa y région active, au cours du cycle d'oscillation total. Le signal de tension sinusoïdal développé ainsi à l'émetteur du transistor Q4 est envoyé à la charge (non représentée) par l'intermédiaire du condensateur C3 et de 1 'autotransformateur T, sans utiliser de circuit filtre. 40 Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. 70 02936 2030208 5 REVENDICATIONS. l°/~ Circuit oscillateur comportant un premier et un second dispositif^amplificateurs ,par exemple des transistors coniportant chacun au moins une première, une seconde et un^ troisième électrodes, soit , respectivement, une base, 5 un émetteur et un collecteur, les ^secondes électrodes des premier et second dispositifs étant couplées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un circuit résoi nant série, le premier dispositif amplificateur, qui fonctionne dans sa région active, ayant sa première électrode polarisée à un potentiel de courant continu pratiquement fixé, et sa troisième électrode couplée à la première électrode du 10 second dispositif amplificateur, dont l'amplitude limite le signal de réaction de l'oscillateur, caractérisé en ce que : - il comporte également un troisième dispositif amplificateur, par exemple un : transistor, ayant au moins une première, une seconde et une troisième électrodes, s 15 et seconde électrodes du troisième dispositif, qui fonctionne dans sa région ac-; tive, étant couplées, respectivement, à la troisième électrode du premier dispos; tif et à la première électrode du second dispositif ; : - la résistance du circuit de réaction résonnant est faible par rapport à son [ inductance, à la suite de quoi les signaux sur les troisièmes électrodes des 20 premier et troisième dispositifs sont sinusoïdaux. 2"/- Circuit oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que : . - il comporte encore un quatrième dispositif amplificateur, par exemple un transistor, ayant au moins une première, une seconde et une troisième électrodes, soit , une base, un émetteur et un collecteur, respectivement ; } 25 - le quatrième dispositif amplificateur, qui fonctionne dans sa région active, | s a sa première électrode couplée à une troisième électrode du troisième dispositi-ampli fi c ateur, et sa seconde électrode connectée, d'une part à la troisième j électrode du second dispositif et, d'autre part, à un second potentiel de cou- | rant continu fixé, par l'intermédiaire d'une impédance établissant tin trajet de i 30 courant continu ; f t - le second dispositif amplificateur est amené dans sa région de coupure au , j cours d'une fraction de cycle d'oscillation ; ! - le signal de sortie de l'oscillateur est prélevé sur la troisième électrode : du quatrième dispositif, 35 30/- Circuit oscillateur comportant un premier et un second amplificateurs,| couplés entre-eux, le second amplificateur ayant une sortie découplée par 1 rapport à la boucle de réaction, caractérisé en ce que : - il comporte également un amplificateur tampon linéaire j - à la fois la sortie de l'amplificateur tampon et la sortie du second araplifi- ; 40 cateur sont connectées en shunt aux bornes de la charge de l'oscillateur ; 70 02936 6 2030208 - l'entrée de l'amplificateur tampon est alimentée par la sortie du premier amplificateur. 4°/- Circuit oscillateur, selon la revendication J, caractérisé en ce que - une impédance établissant un trajet de courant continu est connectée aux 5 bornes de la sortie du second amplificateur ; - le second amplificateur est coupé au cours d'une fraction du cycle d'oscillation. 5°/- Circuit oscillateur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que : 10 - l'impédance de sortie de l'amplificateur tampon est faible ; - la sortie du second amplificateur est une sortie à impédance élevée.