Brevet FR2423058A1 — publié le 19791109

La présente invention se rapporte au domaine de la technique des mesures radioélectriques, et a notamment pour objet un oscillographe cathodique. On connatt un oscillographe cathodique dans lequel est automatiquement maintenue constante la brillance instantanée de l'image du signal à mesurer lors de variations de ses paramètres de temps, de vitesse et de fréquence de récurrence des impulsions de tension de balayage. Cet oscillographe comporte une voie de déviation verticale du faisceau et une voie de déviation horizontale du faisceau, connectées par leurs sorties aux plaques de déviation du tube cathodique, une voie de commande de la brillance de l'image et un amplificateur d'impulsions d'allumage. La voie de déviation verticale comporte, reliés en série, un préamplificateur de déviation verticale, une ligne à retard et un amplificateur de déviation-verticale connecté par ses sorties aux plaques de déviation verticale du tube cathodique. La voie de déviation horizontale du faisceau comporte un bloc de synchronisation, un bloc de commande de balayage connecté par son entrée à la sortie du bloc de synchronisation, et par sa sortie, aux entrées d'un bloc de formation d'impulsions d'allumage du tube cathodique et d'un générateur de tension en dents de scie. La sortie du bloc de formation des impulsions d'allumage est connectée, par l'intermédiaire d'un amplificateur d'impulsions d'allumage, au dispositif de Wehnelt du canon à électrons. La sortie du générateur de tension en dents de scie est reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur de déviation horizontale, aux plaques de déviation horizontale du tube cathodique. La voie de commande de la brillance comprend un bloc de différentiation connecté par son entrée à la sortie de l'amplificateur de déviation verticale, et par sa sortie, à l'entrée d'un bloc de formation de signaux de commande, la sortie de celui-ci étant raccordée à une première entrée d'un circuit d'addition. A cette mème entrée du circuit d'addition est aussi raccordée la sortie d'un circuit différentiateur dont 3:'entrée est connectée à la sortie du générateur de tension en dents de scie. La voie de commande comprend en outre un multivibrateur monostable dont l'entrée est reliée à la sortie du bloc de synchronisation, et sa sortie, à l'entrée d'un bloc déblocage du signal au niveau zéro.La sortie de ce bloc est connectée à l'entrée d'un bloc d'intégration connecté par sa sortie à unedeuxième entrée du circuit d'addition. La sortie de ce dernier est reliée à une deuxième entrée de l'amplificateur d'impulsions d'allumage. Or l'oscillographe cathodique à réglage automatique de la brillance, qu'on vient de décrire, ne fonctionne que dans une bande de fréquences étroite des signaux à mesurer. Cela est dA tout d'abord à l'utilisation du circuit différentiateur pour l'obtention des impulsions d'allumage des fronts des signaux à mesurer, car ce circuit différentiateur ne peut assurer une différentiation de qualité dans une large bandede fréquences. En outre, dans l'oscillographe connu précité, afin de maintenir constante la brillance de l'image, la formation du signal de commande en fonction de la variation de la vitesse de balayage se fait par différentiation d'une tension en dents de scie. Comme la formation de l'impulsion d'allumage se produit pendant 3 T C i: étant la constante de temps du circuit différentiateur), ce même temps est celui du retard du signal de commande par rapport au début de la tension en dents de scie, ce qui rend impossible l'observation des fronts avant d'impulsions de courte durée.Toutes ces considérations ne sont pas essentielles en ce qui concerne les oscillographes sans ligne à retard, destinés à l'observation de phénomènes transitoires rapides, mais elles le sont pour les oscillographes à ligne de retard à large bande et ne permettent pas d'appliquer à ces derniers la méthode considérée. Dans l'oscillographe connu précité la voie de commande de la brillance comprend un bloc d'intégration. De -ce fait, la tension de sortie de la voie de commande présente un caractère non linéaire marqué. Cela se manifeste en ce que, quand la fréquence de récurrence des impulsions de balayage et la brillance de l'image sont faibles, ladite tension de sortie reste en pratique inchangée, tandis qu'à une fréquence de récurrence et une brillance élevées, cette tension de sortie varie au maximum. Les facteurs énumérés affectent la qualité du réglage de la brillance de l'image. En outre, il n'est pas prévu, dans l'oscillographe connu, un réglage automatique de la focalisation de l'image sur l'écran du tube cathodique lors d'une variation de sa brillance, ce qui dégrade la qualité de l'image. Compte tenu de tous les inconvénients énumérés ci-dessus la présente invention vise à mettre au point un oscillographe cathodique dont la voie de commande de la brillance de l'image assurerait une amélioration de la qualité du réglage de la brillance de l'image des signaux à étudier dans une large bande de fréquences, dans le cas d'une variation de leurs paramètres de temps, de vitesse et de fréquence de récurrence des impulsions de tension de balayage, et dans lequel la présence dtun bloc de formation d'une tension de focalisation de commande assurerait un réglage de la focalisation de l'image en cas de variation de la brillance de celle-ci. Ce problème est résolu à l'aide d'un oscillographe cathodique comprenant : une voie de déviation verticale du faisceau, connectée par ses sorties aux plaques de déviation verticale d'un tube cathodique comportant une électrode de focalisation; une voie de déviation horizontale du faisceau, comprenant un générateur de tension en dents de scie faisant partie de cette dernière et dont la sortie est connectée, par l'intermédiaire d'un amplificateur de déviation horizontale, aux plaques de déviation horizontale du tube cathodique, et un bloc de formation dtimpulsions d'allumage dont la sortie est connectée à une entrée d'un amplificateur d'impulsions d'allumage, ce dernier étant connecté par sa deuxième entrée à la sortie d'un circuit d'addition prevu dans la voie de commande de la brillance de l'image, et par sa sortie, au dispositif de Wehnelt du canon à électrons, ledit oscillographe étant caraabErisé selon l'invention, en ce que la voie de commande de la brillance de l'image comporte un diviseur de tension, un commutateur électronique connecté par son entrée à la sortie du générateur de tension en dents de scie de la voie de déviation horizontale, et par sa sortie, à l'entrée du diviseur de tension, ce dernier étant relié par sa sortie à une entrée du a unit d'addition, un générateur à excitation par choc connecté par son entrée à celles du générateur'de tension en dents de scie et du bloc de formation des impulsions d'éclairage, un démodulateur connecté par son entrée à la sortie du générateur à excitation par choc, une porte électronique dont l'une des entrées est reliée à la sortie du démodulateur, une autre entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie, et la sortie, à une deuxième entrée du circuit d'addition. L'oscillographe cathodique proposé permet d'améliorer la qualité du réglage de la brillance instantanée de l'image sur l'écran du tube cathodique, grâce à l'élimination de la non-linéarité du signal de commande de la brillance de l'image lors d'une variation de la fréquence de récurrence des impulsions de balayage. En outre, l'oscillographe assure sur son écran l'obtention d'une image de qualité non seulement des impulsions de balayages de longue durée, mais aussi des impulsions de courte durée, grâce à la suppression du retard du signal de commande de la brillance de l'image par rapport au début de la tension en dents de scie. Il est en outre avantageux que dans un oscillographe cathodique dont la voie de déviation verticale comprend une ligne à retard et dont la voie de commande de-brillance d'image comporte un bloc de différentiation connecté par sa sortie à l'entrée du bloc de formation de signaux de commande, ce dernier étant connecté par sa sortie à une troisème entrée du circuit d'addition, une entrée du bloc de différentiation soit reliée à celle de la ligne à retard, et une autre entrée de ce meme bloc, à la sortie du générateur de tension en dents de scie. Ces dernières dispositions permettent de maintenir constante la brillance instantanée de l'image sur l'écran du tube cathodique dans une large bande de fréquences des signaux à mesurer, indépendamment de la variation de leurs paramètres de temps. Par ailleurs, un tel mode de réalisation de l'oscil- lographe cathodique permet d'éviter une modulation de brillance parasite et d'obtenir un décalage dans le temps identique du signal à mesurer et du signal de commande, c'est-à-dire leur application simultanée aux plaques de déviation verticale et au dispositif de Wehnelt du canon à électrons, respectivement. L'oscillographe cathodique peut aussi comprendre un bloc de formation de tension de commande, connecté par son entrée à la sortie du circuit d'addition, et par sa sortie, à l'électrode de focalisation du tube cathodique. Ceci assure un réglage automatique de la focalisation de l'image sur l'écran du tube cathodique lors d'une variation de la brillance de l'image. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description, qui va suivre, dtun exemple de réalisation concret mais non limitatif illustré par le dessin unique annexé représentant le schéma synoptique d'un oscillographe cathodique selon l'invention. L'oscillographe cathodique comprend une voie 1 de déviation verticale du faisceau, une voie 2 de déviation horizontale du faisceau, une voie 3 de commande de la brillance de l'image, un amplificateur 4 d'impulsions d'allumage, un bloc 5 de formation de tension de focalisation de commande et un tube cathodique 6. Le bloc 5 est réalisé sous forme d'un amplificateur et d'un inverseur de phase connu en soi. La voie 1 de déviation verticale du faisceau comporte, montés en série, un préamplificateur de déviation verticale 7, une ligne à retard 8, et un amplificateur de déviation verticale 9. L'amplificateur 9 est connecté par ses sorties aux plaques de déviation verticale 10 du-tube cathodique 6. La voie 2 de déviation horizontale du faisceau comporte un bloc de synchronisation ll connecté par son entrée à une source de signal de synchronisation 12 reliée à l'entrée du préamplificateur 7, et par sa sortie, à l'entrée d'un bloc de commande de balayage 13 connecté par ses sorties aux entrées respectives d'un bloc 14 de formation d'impulsions d'allumage et d'un générateur 15 de tension en dents de scie. La sortie du générateur 15 est reliée, par l'intermédiaire d'un amplificateur de déviation horizontale 16, aux plaques de déviation horizontale 17 du tube cathodique 6. La sortie du bloc 14 est connectée à une entrée 18 de l'amplificateur d'impulsions d'allumage 4. La sortie de l'amplificateur 4 est reliée dispositif de Wehnelt 19 du canon à électrons du tube cathodique 6, ce dispositif étant relié au curseur d'un potentiomètre 20 de préréglage de la brillance. La voie 3 de commande de la brillance comporte un bloc de différentiation 21 connecté par son entrée 22 à celle de la ligne à retard 8, et par sa deuxième entrée 23, à celle d'un commutateur électronique 24, à l'entrée 25 d'une porte électronique 26 et à la sortie du générateur de tension en dents de scie 15, alors que la sortie du bloc de différentiation 21 est reliée à ltentrée d'un bloc de formation d'impul- sions de commande 27. La sortie du bloc 27 est reliée à une entrée 28 d'un circuit d'addition 29, dont une autre entrée 30 est reliée à la sortie d'un diviseur de tension 31, et une troisième entrée 32, à la sortie de la porte électronique 26. La sortie du circuit d'addition 29 est reliée à une entrée 33 de l'amplificateur d'impulsions d'allumage 4 et à l'entrée du bloc 5-de formation de tension de focalisation de commande dont la sortie est reliée à l'électrode de focalisation 34 du tube cathodique 6, celle-ci étant reliée au curseur d'un potentiomètre 35 de préréglage de focalisation. L'entrée du diviseur de tension 31 est reliée à la sortie du commutateur électronique 24. Une entrée 36 de la porte électronique 26 est reliée à la sortie d'un détecteur 37, dontlerrh-eeest reliée à la sortie d'un générateur 38 à excitation par choc. L'entrée du générateur 38 est reliée à celles du bloc 14 de formation d'impulsions d'allumage et du générateur 15 de tension en dents de scie. Le principe de fonctionnement de l'oscillographe cathodique consiste en ce qui suit. Un signal de synchronisation en provenance de la sortie de la source 12 attaque les entrées du préamplificateur de déviation verticale 7 et du bloc de synchronisation Il. Le signal de synchronisation peut autre constitué soit par le signal à étudier, iLpar un signal en synchronisation avec celui-ci. Le signal de synchronisation apparaissant à la sortie de l'amplificateur 7 est appliqué à l'entrée 22 du bloc de différentiation 21, et, par l'intermédiaire de la ligne à retard 8 et de l'amplificateur 9, aux plaques de déviation verticale 10 du tube cathodique 6. Le signal de synchronisation à partir de la sortie du bloc de synchronisation li est appliqué, par l'intermédiaire du bloc de commande du balayage 13 à l'entrée du générateur de tension en dents de scie 15. La tension en dents de scie fournie par le générateur 15 attaque l'entrée 23 du bloc de différentiation 21 et l'entrée 32 de la porte 26, et est appliquée, par l'intermédiaire de l'amplificateur de déviation horizontale 16, aux plaques de déviation horizontale 17 du tube cathodique 6. Le signal appliqué à l'entrée 23 du bloc de différentiation 21 entraîne une variation de la constante de temps de ce bloc en fonction de la vitesse de balayage, de manière que soit respectée la condition: t, où Z est la constante de temps, et t, le temps de montée du front avant de l'impulsion. Le signal de synchronisation différentié est transmis de la sortie du bloc 21 à l'entrée du bloc de formation de signaux de commande 27, celui-ci assurant un meme décalage dans le temps des signaux de commande de brillance et des signaux de synchronisation, c'est-à-dire leur application simultanée au dispositif de WehneSt19 et aux plaques de déviation verticale 10 du tube cathodique 6. A partir de la sortie dubloc 27 le signal de commande de la brillance instantanée de l'image en fonction des paramètres de temps des signaux de synchronisation est appliqué à l'en- trée 28 du circuit d'addition 29. Pour la formation de signaux de commande de la brillance instantanée de l'image sur l'écran du tube cathodique 6 en fonction de la variation de la vitesse de balayage réglée, un signal provenant de la sortie du générateur 15 est transmis par l'intermédiaire du commutateur électronique 24 à l'entrée du diviseur de tension 31, en commandant celui-ci de manière qu'avec l'augmentation de la vitesse de balayage augmente la tension continue prélevée à la sortie du diviseur de tension 31 et appliquée à la deuxième entrée 30 du circuit d'addition 29. Le nombre maximal d'échelons du diviseur de tension 31 peut correspondre à celui de gammes de balayage de l'oscillographe cathodique, mais il peut aussi être inférieur. Ainsi, par exemple, une seule positiondl diviseur de tension 31 peut correspondre à trois gammes de balayage. Pour la formation des signaux de commande de la brillance instantanée de l'image sur l'écran du tube cathodique 6 en fonction de la variation de la fréquence de récurrence des impulsions de balayage, un signal de sortie du bloc de commande du balayage 13 est appliqué à l'entrée du générateur à excitation par choc 38, en commandant son fonctionnement de manière que pendant les allers de balayage le générateur à excitation par choc 38 fonctionne, et que l'intervalle entre deux allers de balayage soit rempli par les oscillations si nusoidales produites par le générateur 38. La fréquence des oscillations sînusoidales est alors constante.Ces oscilla tlons atteignent l'entrée du démodulateur 37 et sont converties en tension continue de valeur proportionnelle au nombre d'alternances redressées des oscillations sinusordales. Pour 11 obtention d'une fonction linéaire entre la valeur de la tension continue et le nombre d'alternances redressées des oscillations sinusoidales on utilise la partie initiale de l'exponentielle dont la loi définit la variation de la tension de sortie du démodulateur 37. La fréquence des oscillations sinusoidales étant constante, on peut toujours choisir les paramètres du filtre de lissage(non nprésenté) du démodulateur 37 pour que dans la partie initiale linéaire de l'ex- ponentielle s'inscrivent par exemple 50 alternances des oscillations sinusoidales.Le signal de niveau constant apparaissant à la sortie du démodulateur 37 est appliqué à l'en- trée 36 de la porte 26, et, pendant les allers de balayage, est transmis à l'entrée 32 du circuit d'addition 29, tandis que pendant ce temps le filtre de lissage associé au démodulateur 37 se décharge. L'entrée 36 de la porte 26 reçoit un signal provenant de la sortie du générateur de tension en dents de scie 15, ce signal commandant le fonctionnement de la porte 26 de manière que dans les intervalles entre deux allers de balayage cette porte isole la sortie du détecteur 37 de l'entrée du circuit d'addition 29. La durée de l'intervalle entre deux allers de balayage de l'oscillographe détermine la fréquence de récurrence des impulsions de balayage. Plus la fréquence de récurrence des impulsions de balayage est basse, plus l'intervalle séparant deux allers de balayage est grand, plus le nombre d'alternance des oscillations sinusoidales détectées dans le démodulateur 37 est important et plus le niveau de la tension continue réglé par la porte 26 et transmis à l'entrée 32 du circuit d'addition 29 est élevé. Ainsi, avec la réduction de la fréquence de récurrence des impulsions de balayage, entraînant une diminution de la brillance de l'image sur l'écran du tube cathodique 6, le signal de commande correspondant s'accroît pour compenser cette diminution de brillance de l'image.Dans le circuit d'addition 29 s'additionnent trois signaux de commande : un signal de compensation des variations de la brillance instantanée de l'image en fonction des variations des paramètres de temps des signaux de synchronisation, ce signal provenant de la sortie du bloc de formation 27; un signal de coEpaeation des variations de la brillance instantanée de l'image dues aux variations de la vitesse de balayage, en provenance de la sortie du diviseur de tension 31 ; un signal de compensation des variations de la brillance instantanée de l'image, dues aux variations de la fréquence de récurrence des impulsions de balayage, en provenance de la sortie de la porte 26.A la sortie du circuit d'addition 29 apparaît un signal complexe de commande de la brillance instantanée de l'image sur l'écran du tube cathodique 6 en fonction de l'effet de tous les facteurs mentionnés plus haut, ce signal complexe étant appliqué à l'entrée 33 de l'amplificateur d'impulsions d'allumage 4 et à l'entrée du bloc 5 de formation de tension de focalisation de commande. L'entrée 18 de l'amplificateur d'impulsions d'allumage 4 reçoit de la sortie du bloc de formation d'impulsions d'allumage 14 des impulsions d'allumage des allers de balayage de l'oscillographe cathodique.Dans l'amplificateur 4 d'impulsions d'allumage s'additionnent les signaux provenant des sorties du circuit d'addition 29 et du bloc 14 de formation d'impulsions d'allumage, et le signal total en résultant attaque le dispositif de Wehnelt 19 du tube cathodique 6 pour commander la brillance et maintenir automatiquement à un niveau optimal la brillance instantanée de l'image, ce niveau optimal étant préréglé à l'aide du potentiomètre 20 de préréglage de la brillance. Pour la formation des signaux de commande de focalisation instantanée de l'image, l'entrée du bloc 5 de formation de tension de focalisation de commande reçoit un signal à partir de la sortie du circuit d'addition 29, y apparat alors à la sortie du bloc 5 une tension de focalisation de commande qui est liée à la tension de commande de la brillance de l'image par une relation connue pour les tubes cathodiques électrostatiques. Cette tension est appliquée à l'électrode de focalisation 34 et commande la focalisation instantanée de l'image lors de la variation de la brillance instantanée de celle-ci. Pour que les signaux commandant la brillance instantanée et la focalisation de l'image atteignent simultanément le Wehnelt 19 et ltanode de focalisation 34, respectivement, du tube cathodique 6, il est nécessaire que les retards introduits par l'amplificateur 4 d'impulsions d'allumage et par le bloc de formation de tension de focalisation de commande soient identiques. Cela s'obtint facilement. Tout d'abord, à l'aide du potentiomètre 35 de préréglage de la focalisation, est fixée la focalisation optimale de l'image, laquelle est ensuite automatiquement maintenue à l'aide du bloc 5 de formation de tension de focalisation de commande lors de la variation -de la brillance instantanée de l'image. Il est à souligner que le fonctionnement d'un oscillographe cathodique avec maintien automatique de la brillance instantanée de l'image est impossible à réaliser sans maintien automatique de la focalisation instantanée de l'image. Il ressort de ce qui précède que I'oscillographe, objet de l'invention, assure la reproduction sur son écran, d'une image de qualité au cours de l'étude de signaux dans une large bande de fréquences. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Oscillographe cathodique comprenant : une voie de déviation verticale du faisceau, connect;9par ses sorties aux plaques de déviation verticale d'un tube cathodique comportant une électrode de focalisation, une voie de déviation horizontale du faisceau, comprenant un générateur de tension en dents de scie électriquement connecté par sa sortie, par l'intermédiaire d'un amplificateur de déviation horizontale, aux plaques de déviation horizontale du tube cathodique, et un bloc de formation d'impulsions d'allumage connecté par sa sortie à une entrée d'un amplificateur d'impulsions d'allumage relié par son autre entrée à la sortie d'un circcuit d'addition intercalé dans une voie de commande de brillance d'image, et par sa sortie, au dispositif de Wehnelt du canon à électrons du tube cathodique, ledit oscillographe étant caractérisé en ce que la voie de commande de brillance d'ima- ge comporte : un diviseur de tension; un commutateur électronique connecté par son entrée à la sortie du générateur de tension en dents de scie de la voie de déviation horizontale, et par sa sortie, à l'entrée du diviseur de tension, la sortie de ce dernier étant reliée à une entrée du circuit d'addition, un générateur à excitation par choc connecté par son entrée à celles du générateur de tension en dents de scie et du bloc de formation d'impulsions d'allumage; un démodulateur connecté par son entrée à la sortie du générateur à excitation par choc; une porte électronique dont une entréeestniMeàAasoRie du démodulateur, une autre entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie, et la sortie, à une autre entrée du circuit d'addition. 2. - Oscillographe cathodique selon la révendication 1, dans lequel la voie de déviation verticale du faisceau comporte une ligne à retard, et la voie de commande de brillance d'image comporte un bloc de différentiation connecté par sa sortie à l'entrée d'un bloc de formation des signaux de commande, ce dernier étant connecté par sa sortie à une troisième entrée du circuit d'addition, caractérisé en ce qu'une entrée du bloc de différentiation est reliée à l'entrée de la ligne à retard, et une autre entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie. 3. - Oscillographe cathodique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc de formation de tension de focalisation de commande, connecté par son entrée à la sortie du circuit d'addition, et par sa sortie, à l'électrode de focalisation du tube cathodique.