Brevet FR2465365A1 — publié le 19810320

OSCILLATEUR BF A DIAPASON A SECURITE INTRINSEQUE La présente invention concerne un oscillateur basse fréquence à diapason dit à sécurité intrinsèque puisque le signal de sortie doit présenter un niveau constant quelles que soient les conditions de fonctionnement, et que de tout incident doit résulter un affaiblissement ou une extinction du signal de sortie. Les oscillateurs BF à diapason sont généralement réalisés à l'aide de circuits différentiels permettant d'obtenir un couplage magnétique entre l'entrée et la sortie de l'oscillateur. Toutefois, dans certaines de ses applications, par exemple dans les applications ferroviaires de trans- missions, un tel oscillateur doit fonctionner selon des critères extrêmement étroits. Par exemple, toute aug- mentation intempestive de résistance due à une mauvaise soudure des composants ou à la destruction d'une jonc- tion d'un transistor, doit entraîner une extinction du signal de sortie ou tout au moins un affaiblissement du signal par rapport à son niveau nominal, ce que l'on appelle "sécurité intrinsèque". La présente invention a pour but un tel oscilla- teur à sécurité intrinsèque. Selon l'invention, l'oscillateur basse fréquence à diapason à sécurité intrinsèque est alimenté par une source de tension continue et comporte essentiel- lement en série un amplificateur différentiel à com- posants discrets fonctionnant à saturation en mode opérationnel, à la première entrée duquel est connecté l'enroulement de sortie du diapason, un transistor monté en amplificateur à la sortie de l'amplificateur différentiel, la sortie de ce transistor étant con- nectéeJ d tune part, à l'enroulement de commande dul diapason de manière à former une réaction par couplage magnétique avec la première entrée de l'am- plificateur différentiel et, d'autre part, à un cir- cuit-bouchon dont l'inductance est constituée par l'enroulement primaire d'un transformateur sur l'en- roulement secondaire duquel est recueilli le signal de sortie de l'oscillateur. Deux circuits régulateurs de tension connectés en parallèle entre les bornes de la source de tension continue ont leurs bornes de sor- tie respectivement reliées aux première et seconde entrées de l'amplificateur différentiel par l'inter- médiaire d'un pont diviseur, de telle manière que de la modification intempestive de l'une quelconque des caractéristiques de ces circuits résulte un affaiblis- sement du niveau du signal de sortie de l'oscillateur a sécurité intrinsèque. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit à laquelle une planche de dessins est annexée. La figure 1 représente le schéma électrique d'un oscillateur BF à diapason, La figure 2 représente le schéma électrique d'une branche additionnelle permettant la stabilisation en température du fonctionnement de l'oscillateur de la figure 1, et La figure 3 représente schématiquement un émetteur à sécurité intrinsèque pour la transmission de deux signaux basse fréquence incluant deux oscillateurs BF à diapason. En référence maintenant à la figure 1, l'oscilla- teur BF à diapason comporte essentiellement un amplifi- cateur différentiel à composants discrets constitués par deux transistors 1 et 2 montés en émetteur commun, dont les bases sont polarisées par deux ponts diviseurs de tension constitués par les résistances 4, 5, 6, 7 et 8. L'enroulement de sortie 9 du diapason est relié à la première entrée de l'amplificateur différentiel, c'est-à-dire à la base du transistor 1, par l'intermé- diaire de la résistance 4 en parallèle avec un conden- sateur de découplage 10. La tension de sortie de l'amplificateur différen- tiel est prélevée aux bornes de la résistance 11 dis- posée sur le collecteur du transistor 1. Cette tension de sortie est appliquée à la base du transistor 3 dont le collecteur est relié, d'une part, à l'enroulement de commande 12 du diapason par l'intermédiaire d'une ré- sistance 13 et, d'autre part, à un circuit-bouchon, par l'intermédiaire d'une résistance 17. Le circuit-bouchon est constitué par un jeu de condensateurs 14 et l'enrou- lement primaire 15 d'un transformateur, le signal de sortie de l'oscillateur étant prélevé aux bornes de l'enroulement secondaire 16 de ce transformateur. De façon préférée, ce circuit-bouchon présente un coeffi- cient de température négatif du facteur de surtension. La résistance 8 permet d'appliquer une faible contre-réaction sur la base du transistor 2 à travers la résistance 7 en phase avec le courant dans l'enrou- lement de commande 12 du diapason pour compenser le déphasage entréesortie du diapason qui s'accentue vers les fréquences les plus ilevées. La tension continue est appliquée aux bornes 17 et 18 de l'oscil]ateur. Pour assurer un niveau constant du signal de sor- tie prélevé aux bornes de l'enroulement secondaire 16, l'oscillateur doit être alimenté en tension continue régulée. Dans ce but, et de manière à obtenir la sécu- rité de fonctionnement de cet oscillateur, deux cir- cuits régulateurs de tension non représentés sur la figure sont utilisés. Connectés en parallèle entre les bornes de la source de tension continue, ils ont leurs sorties respectivement connectées aux bornes 17 et 18. De ce fait, toute modification intempestive des carac- téristiques de l'un ou de l'autre des régulateurs, ainsi que de celles de l'oscillateur proprement dit se tra- duit par un affaiblissement notable du signal de sor- tie aux bornes de l'enroulement secondaire 16, le si- gnal résiduel pouvant être par exemple de 30 dB infé- rieur au niveau nominal du signal de sortie dans des conditions normales. En appelant facteur de durée le rapport de la durée à la base d'une impulsion faisant partie d'une suite d'impulsions identiques régulièrement espacées à la période de répétition, on peut dire que l'oscil- lateur fonctionne normalement avec un facteur de durée égal à 0,5; une modification de ce facteur due par exemple à la modification de l'une quelconque des ca- ractéristiques de l'ensemble constitué par les deux régulateurs et l'oscillateur, entraîne un affaiblis- sement du signal de sortie grâce au circuit-bouchon de sortie formant filtre. De manière à stabiliser en température l'oscil- lateur dans une gamme comprise entre -30 et +700C, il est préférable de disposer en contre-réaction entre la base du transistor 1 et le collecteur du transistor 3 une branche telle que représentôe figure 2. Cette branche est constituée par un transistor 20 dont la base est reliée au collecteur du transistor 3. par l'intermédiaire d'une résistance 21, et le collecteur à la base du transistor 1 par l'inter- médiaire d'une résistance 22 et à sa propre base par l'intermédiaire d'un condensateur 23. L'émetteur du transistor 20 est relié, d'une part, à la masse et, d'autre part, à sa base par l'intermédiaire d'une ré- sistance 24 en série avec une diode 25. Cette branche mesure la composante continue de sortie du transistor 3 et corrige la polarisation du transistor 1 pour conserver le facteur de durée voisin de 0,5 dans toute la gamme possible de tempé- rature. Toutefois, cette correction est limitée et pallie uniquement à de faibles variations des tensions de polarisation de façon à ne pas affecter la sécurité de l'ensemble. Un oscillateur tel que décrit, alimenté en ten- sion continue par l'intermédiaire de deux régulateurs de tension conformément à l'invention répond donc aux critères de sécurité de fonctionnement requis pour certaines applications, en particulier pour les ap- plications ferroviaires. En effet, dans les transmissions ferroviaires, aucune défaillance du matériel ne doit avoir de consé- quence imprévue tendant à diminuer la sécurité. De ce fait, pour les transmissions en matière ferroviaire, on utilise un émetteur de deux signaux basse fréquence incluant donc deux oscillateurs tels que celui qui a été précédemment décrit. Comme repré- senté figure 3 schématiquement, deux circuits régula- teurs de tension 31 et 32 sont connectés en parallèle entre les bornes de la source de tension continue 33 ils ont leurs bornes de sortie respectivement reliées, d'une part, aux première et seconde entrées de l'am- plificateur différentiel du premier oscillateur 34 et, d'autre part, aux seconde et première entrées de l'am- plificateur différentiel du second oscillateur 35 selon un mode croisé. L'enroulement secondaire du transfor- mateur de sortie de chaque oscillateur 34, 35 étant relié à un circuit de commande et d'adaptation d'impé- dance 36, 37 dont la sortie est reliée à un circuit mélangeur 38 par exemple constitué par les enroulements secondaires reliés en série de deux transformateurs dans la ligne de transmission. De façon préférée, les circuits de commande et d'adaptation d'impédance 36, 37 incluent chacun deux transistors disposés en montage Darlington, dont la tension d'alimentation sert de tension de commande. Lorsqu'une tension de commande est appliquée à l'un des circuits 36, 37, l'impédance ramenée à l'en- roulement primaire correspondant du transformateur du circuit mélangeur 38 est nulle, tandis qu'en l'absence d'une tension de commande, cette impédance est égale à la valeur de la résistance disposée en série en sortie des transistors montés en Darlington. Bien que seul un mode de réalisation de l'inven- tion ait été décrit, il est évident que toute modifi- cation apportée par l'Homme de l'Art dans l'esprit de l'invention ne sortirait pas du cadre de la présente invention. REVENDI CATI ONS 1.- Oscillateur basse fréquence à diapason à sécurité intrinsèque alimenté par une source de tension continue, comportant essentiellement en série un amplificateur dif- férentiel fonctionnant à saturation en mode opérationnel, à la première entrée duquel est connecté l'enroulement de sortie du dit diapason, un transistor monté en am- plificateur à la sortie du dit amplificateur différen- tiel, la sortie du dit transistor étant connectée à l'enroulement de commande du dit diapason de manière à former une réaction par couplage magnétique avec la dite première entrée du dit amplificateur différen- tiel, et un circuit-bouchon dont l'inductance est cons- tituée par l'enroulement primaire d'un transformateur sur l'enroulement secondaire duquel est recueilli le signal de sortie du dit oscillateur, caractérisé en ce que deux circuits régulateurs de tension connectés en pa- rallèle entre les bornes de la dite source de tension continue ont leurs bornes de sortie respectivement reliées aux première et seconde entrées du dit ampli- ficateur différentiel par l'intermédiaire d'un pont diviseur de tension, de telle manière que de la modi- fication intempestive de l'une quelconque des carac- téristiques des dits circuits résulte un affaiblisse- ment notable du niveau du signal de sortie du dit os- cillateur. 2.- Oscillateur BF selon la revendication 1 caracté- risé en ce qu'il comporte en outre, disposée en contre- réaction entre la dite première entrée du dit amplifi- cateur différentiel et la dite sortie du dit transistor (3) une branche comprenant au moins un transistor (20) dont la base est reliée à l'émetteur par l'intermédiaire d'un condensateur (23). 3.- Oscillateur BF selon la revendication 2 caracté- risé en ce que le dit transistor (20) de la dite bran- che a sa base reliée au collecteur du dit transistor (3) monté en amplificateur, par l'intermédiaire d'une résistance (21), son collecteur à la dite première entrée du dit amplificateur différentiel par l'inter- médiaire d'une résistance 22, tandis que son émetteur e-st relié, d'une part, à la masse et, d'autre part, à sa base par l'intermédiaire d'une résistance (24) en série avec une diode (25). 4.- Emetteur à sécurité intrinsèque pour la transmis- sion de deux signaux basse fréquence, alimenté par une source de tension continue, incluant deux oscillateurs basse fréquence à diapason à sécurité intrinsèque com- portant essentiellement chacun en série un amplifica- teur différentiel fonctionnant à saturation en mode opérationnel, à la première entrée duquel est connecté l'enroulement de sortie du diapason, un transistor mon- té en amplificateur à la sortie du dit amplificateur différentiel, la sortie du dit transistor étant con- nect6e à l'enroulement de commande du diapason de ma- nière à former une réaction par couplage magnétique avec la dite première entrée du dit amplificateur dif- férentiel et un circuit-bouchon dont l'inductance est constituée par l'enroulement primaire d'un transforma- teur sur l'enroulement secondaire-duquel est recueilli le signal de sortie du dit oscillateur, caractérisé en ce que les deux circuits régulateurs de tension (31, 32) ont leurs bornes de sortie connectéesaux dits oscillateurs (34, 35) en mode croisé, d'une part, aux première et seconde entrées de l'amplificateur différentiel-du-dit premier oscillateur (34) par l'intermédiaire des ponts diviseurs de tension correspondants et, d'autre part, aux seconde et première entrées de l'amplificateur dif- férentiel du dit second oscillateur (35) par l'inter- médiaire des ponts diviseurs correspondants, l'enroule- ment secondaire du transformateur de sortie de chaque oscillateur étant relié à un circuit de commande et d'adaptation d'impédance (36, 37) dont la sortie est reliée à un circuit mélangeur (38) connecté à la ligne de transmission.