Brevet FR2373195A1 — publié le 19780630

L'invention concerne un dispositif de commutation comportant au moins un transistor-pour réaliser la commutation de signaux, notamment des signaux d'émission et des signaux de réception des oscillateurs ultrasonores d'un réseau de générateurs d'ultrasons. Des dispositifs de commutation de ce type sont utilisés notamment dans la technique des ultrasons en tant que commutateurs doubles ou bien commutateurs multiples pour la commande et l'interconnexion directe de différents oscillateurs ultrasonores d'un réseau de générateurs d'ultrasons. Les éléments oscillateurs doivent être raccordés et débranchés électriquement aussi bien pendant le processus d'émission que lors de la réception, selon des r.odèles pouvant être prédéterminés.Ceci signifie que selon le type du modèle d'émission ou de réception, c'est toujours un nombre déterminé d' éléments oscillateurs qui sont chargés par une énergie d'émission ou de réception, tandis que d'autres éléments oscillateurs sont bloqués de façon correspondante pour l'énergie d'émission ou de réception.En ce qui concerne les éléments oscillateurs devant être bloqués il se présente cependant le danger que dans le cas de l'émission ou dans le cas de la réception, des sauts de la tension de signaux ,apparaissant dans des commutateurs transistors,bloqués soient transmis' également par l'intermédi- aire de capacités parasites (capacités de Miller) du collecteur ou de l'émetteura 3 la base, et provoquent par conséquent une mise à l'état passant indésirable des transistors. La présente invention a pour but de réaliser des dispositifs de commutation du type indiqué plus haut de "i. manière que des mises automatiques indésirables à l'6tat passant de transistors surla base d'impulsions de surcouplage soient évitées de façon sûre. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'il est prévu entre la base et l'émetteur du transistor un commutateur de shuntage pour des sauts de tension transmis par une capacité parasite du collecteur ou de l'émetteur à la base. Suivant une forme de réalisation particuliere de l'invention le commutateur de shuntage peut être un transistor commandé qui, par sa voie collecteur-émetteur, court-circuite des impulsions de surcouplage. Si au contraire le dispositif de commutation est constitué par un montage série en opposition de deux tran3istors, notamment de transistors bipolaires dans une voie de commutation, selon une autre variante avantageuse de l'invention toujours l'un des deux transistors doit former par sa diode collecteur-base le commutateur de shuntage pour des sauts de tension introduits par surcouplage à la base de l'autre transistor.Ce dernier cas est toujours r;artiailiêreioent avantageux lorsque le montage série en opposition des deux transistors est réalisé selon un montage à émetteurs couplés.Etant donné que les transistors sont raccordés, du côté de leur base, en général par des résistances de valeur ohmique élevée, par exemple de l'ordre de 6 k Q, il faut prévoir pour le shuntage du côté de la base une résistance parallèle de faible valeur ohmique. A cet effet on utilise des diodes polarisées suivant un montage anti-parallèle (diodes Schottky) ou, mieux encore, une capacité. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous-et illustré schématiquement aux dessins annexes deux formes de réalisation du dispo-sitif suivant l'invention. La figure 1 montre un exemple de réalisation de l'invention comportant des transistors commandés servant de commutateurs de shuntage. La figure 2 montre un exemple de réalisation de l'invention comportant deux transistors bipolaires, parmi lesquels la diode collecteur-base de l'un d'eux forme le commutateur de shuntage pour des sauts de tension transmis par surcouplage respectivement à la base de l'autre -transistor. Sur la figure 1 les références TI et T2 désignent deux transistors bipolaires qui sont reliés respectivement entre eux par leurs collecteurs. A l'émetteur du transistor T1 est applique un signal de tension U5 -d'une source de signaux d'émission S. L'émetteur du transistor T2 est raccordé à la masse par l-'in termédiaire d'une charge (élément transducteur à ultrasons W). Les diodes D1 et D2 sont branchées en parallèle sur les voies conductrices des transistors T1 et T2, et ce avec le sens de polarité représenté.En outre deux transistors complémentaires T3 et T4, également branchés suivant un montage série, sont raccordés directement aux bases des transistors T1 et T2. La commande des transistors T1 à T4 s'effectue par l'intermédiaire de rcseaux de commande comportant des resistances ohmiques R1 à R12, des transistors de commutation T5 et T6 ainsi que des diodes à semiconducteurs D3 à D6 et d'une tension d'alimentation Uv. . Une autre source de tension -UV,T7 R13 à R15 et D7 à D9 fournit un courant qui com nense dans une large mesure le courant de commande de la base des transistors T1 et T2,provenant de la ligne de transmission des signaux, par soustraction d'un courant opposé de meme intensité. Le montage de la figure I fonctionne selon le principe d'autocommutation, c'est-à-dire que dans le cas de la réception par exemple de signaux d'écho des ultrasons, il se produit une commande en fonction, de la tension d'alimentation Uv relativement faible, tandis que dans le cas de l'émission, lorsque la tension des signaux Us dépasse largement la tension d'alimentation Uv, la tension des signaux elle-même développe le courant de base pour rendre passant le transistor respectif T1 ou T2.Par conséquent si de faibles courants ou tensions de signaux sont présents (cas de la rdcep- ion), les transistors T3 et T4 ne jouent aucun rôle, c'est-àdire qu'ils sont débranchés, tandis que sur les deux transistors T1 et T2 et en fonction de la polarité de la tension des signaux un transistor est toujours conducteur dars le sens normal,tandis que l'autre transistor est conducteur en sens inverse.Cependant s'il apparaît par exemple une tension instantanée positive élevée qui dépasse nettement la tension d'alimentation Uv, dans le cas où le commutateur est branché ttransistor T5 conducteur), il s'écoule un courant par l'intermédiaire de la diode D1, du transistor T4, de la résistance ohmique RS et de la diode D5 en direction du transistor T5. De ce fait le transistor T4 est placé dans son état conducteur. Le transistor T2 travaille alors à la façon d'une diode. Le courant de hase du transistor T2 est donc délivré par le générateur de courant alternatif lui même, mais le courant principal s'écoule par D1 et-T2. Lorsque le commutateur est débranché, les composants D3, T2, T4, D6 et D2 transmettent la tension de blocage. Dans le cas de tensions négatives élevées des signaux, on obtient de façon correspondante le cas inverse avec les transistors T3 et T1. Le dispositif de commutation fonctionne de façon parfaite tant que la voie de commutation est placée à l'état passant pour les signaux d'émission ou de réception. Si au contraire la voie de commutation doit fonctionner avec blocage pour de tels signaux, il se présente le danger que notamment dans le cas de l'émission, des sauts de tension soient transmis par couplage dans la ligne de transmission des signaux aux conducteurs de base des transistors T1 et T2 et conduisent donc à la mise à l'état passant indésirable des transistors TI et T2. Les causes de tels surcou plages sont principalement des capacités parasites (capacités de Miller) entre le collecteur et la base du transistor respectif Ti ou T2.Cependant conformément à l'invention, pour empêcher de tels phénomènes de mise à l'état passant, il est prévu dans l'exemple de réalisation de la figure 1, des transistors conman- des T8 et T9 dont les voies collecteur-emetteur sont- situées entre les bases et les émetteurs des transistors T1 et T2. S'il apparaît par conséquent un saut de tension sur les collecteurs des transistors T1 ou T2, ce saut de tension est transmis par couplage, par l'intermédiaire de capacités de surcouplage C1 ou C2, à la base des transistors T8 ou T9.Le transistor T8 ou T9 passe donc à ltétat conducteur ou passant en sorte que le saut de tension transmis par surcouplage par l'intermédiaire de la capacité parasite à la base du transistor respectif T1 ou T2 est court-circuité automatiquement lors de son apparition. De ce fait est évitée de façon sûre une mise à l'état passant indésirable d'un transistor T1 ou T2 lorsque la voie de commutation doit être bloquée. Le dispositif de commutation de la figure 2 correspond dans ses grandes lignes à celui de la figure 1. Seul diffère le montage réciproque de transistors bipolaires T1' et T2' suivant un montage à émetteurs couplés. Par conséquent les diodes Dl', D2' et les transistors complémentaires T3' -et T4' sont polarisés en sens inverse. En outre la commande des transistors T1' et T2' est réalisée, en vue d'obtenir une meilleure amplificatio-n de courant,au moyen de transistors supplémentaires T10 et T11 en montage de Darlington. Le raccordement des transistors T10 et T11 à la diode D4 et au transistor T6 d'une part ainsi qu'aux transis- tors T1' et T2' d'autre part s'effectue par l'intermédiaire de résistances ohmiques R18 à R21.Afin d'empêcher le passage à 1'6- tat conducteur des diodes collecteur-base des transistors T10 et T11 par suite de courants de fuite , on a prévu des diodes D14 et D15 dans le circuit du collecteur des transistors T10 et T11.Pour la même raison les circuits des collecteurs des transistors T3' et T4' contiennent également des diodes à semiconducteurs (diodes Schottky) D12 et D13, possédant la polaritc représentée.Porlatnns- mission par surcouplage de sauts de tension des transistors Ti et T2', qui parviennent par suite de capacités parasites (capacités de Miller) des collecteurs des transistors cventuellement à leurs bases, à un commutateur de shuntage, on utilise une capacitc C3 (par exemple de l'ordre de 100 pF). Ledit commutateur de -shun tage n'est cependant pas constitué par des transistors commandés supplémentaires, contrairenent à l'exemple de réalisation de la figure 1 ; au contraire on utilise en tant que commutateur de shuntage, la diode collecteur-base toujours de l'un des deux transistors T1' ou T2', dès qu'à la base de l'autre transistor est transmis par surcouplage un saut de tension. Le flux de courant est maintenu en direction, ctest-h-dire que dans le cas d'impul- sions de surcounlage appliquées à la base du transistor T1', le courant de surcouplage s'croule à la masse par l'intermédiaire de la capacité C3 et de la diode collecteur-base du transistor T2'. Dans le cas de surcouplages sur la base du transistor T2' on obtient le phénomène correspondant inversé en direction, c'est-àdire-que le flux de couplage s'écoule de la base du transistor T2' à travers la capacité C3 et la diode collecteur-base du transistor T1 r. REVENDICATONS 1. Dispositif de cor^r.utation colportant au oins un transistor pour réaliser la commutation de signaux, notamment des signaux d'émission et de réception des oscillateurs ultrasonores d'un réseau de générateurs d'ultrasons, caractérisé par le fait qu'il est prévu entre la base et l'émetteur du transistor (T1, T2 ; T1', T2') un commutateur de shuntage (T8, TO ; T2' T1') pour des sauts de tension transmis par couplage par une capacité parasite du collecteur ou de l'émetteur vers la base. 2. Dispositif de commutation suivant la revendi-cation 1, caractérisé par le fait que le commutateur de shuntage est un transistor con mande (T8, T9) qui court-circuite les impul-sions de surcouplage, par sa voie collecteur-émetteur. 3. Dispositif de commutation suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le cas d'un montage série en opposition de deux transistors (T1, T2 ; T1', T2'), notamment de transistors bipolaires, dans une voie de commutation toujours l'un des deux transistors forme par sa diode collecteurbase le commutateur de shuntage pour des sauts de tension transmis par surcouplage à la base de l'autre transistor. 4. Dispositif de commutation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu des impédances de faible valeur ohmique pour réaliser la transmission par surcouplage des sauts de tension au commuta- teur de shuntage. 5. Dispositif de commutation suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'impédance comporte des diodes Schottky branchées suivant un montage anti-parallèle. 6. Dispositif de cormutation suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'impédance est une capa- cité (C1, C2 ou C3). 7. Dispositif de conrutation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que dans- le cas de l'association d'autres transistors aux transistors(TI, T2 ; T1', TZ') de la voie de commutation, par exemple de transistors complémentaires (T10, T11) pour obtenir une meilleure ampli- fication de courant et montés suivant un montage Darlington ou bien des transistors auxiliaires (T3', T4') pour la cormutation dans le cas de tensions élevées de signaux (Us), des diodes et nota ment des diodes Schottky sont insérées dans les circuits collec teur-base des derniers transistors indiqués, de telle manière qu'une mise à l'état passant des diodes collecteur-base pour des courants de fuite est empêchée.