CH531280A

CH531280A - Diviseur de fréquence électronique

Info

Publication number: CH531280A
Application number: CH872866A
Authority: CH
Inventors: Berney Jean-Claude
Original assignee: Golay Bernard Sa
Priority date: 1966-06-16
Filing date: 1966-06-16
Publication date: 1973-01-15
Also published as: GB1167326A; DE1295651B; CH872866A4; US3513330A; FR1514157A

Description

Diviseur de fréquence électronique
La présente invention a pour objet un diviseur de fréquence électronique, à faible consommation, pour appareil de mesure du temps, comprenant au moins un étage de division auquel sont appliquées des impulsions unipolaires à la fréquence à diviser.

On connaît de nombreux types de diviseurs de X,ré- quence électroniques comprenant par exemple une série de circuits bistables transistorisés ou une bobine à noyau de ferrite que l'on sature par impulsions successives. Ces diviseurs satisfaisant à tontes les conditions requises dans leurs différents champs d'application ne sont toutefois pas conçus pour travailler dans des dispositifs ne dispo- sant que d'une source d'énergie limitée ou difficilement renouvelable, tels que les pièces d'horlogerie.

On a proposé de réaliser un diviseur de fréquence au moyen d'un transistor à quatre couches fonctionnant à la manière d'un thyratron, associé à une base de temps RC dont le temps de charge détermine le taux de division, la tension croissante aux bornes du condensateur de cette base de temps débloquant à un certain moment une diode Zener reliant le collecteur du transistor à sa base sur laquelle sont appliquées les impulsions d'entrée.

Cette construction est élégante par sa simplicité, mais présente certains inconvénients. En l'absence d'impulsions d'entrée, un courant continu s'établit à travers la diode Zener. D'autre part le temps de charge du condensateur de la base de temps, c'est-à-dire le taux de division, dépend de la tension d'alimentation. I1 est dès lors impossible de garantir un taux de division élevé.

La présente invention a précisément pour but de réaliser un diviseur de fréquence permettant d'atteindre un taux de division élevé tout en ne consommant qu'une très faible énergie, la consommation étant nulle en l'absence d'impulsions d'entrée.

Elle a pour objet un diviseur de fréquence électro- nique à faible consommation, pour appareil de mesure du temps, comprenant au moins un étage de division auqueI sont appliquées des impulsions unipolaires à la fréquence à diviser, et comprenant un discrîminateur de tension constitué par un commutateur à trois pôles présentant une résistance négative, un élément actif de synchronisation et une base de temps RC, le commutateur à trois pôles ne laissant passer le courant que lors de la première impulsion et lors de la nim impulsion dans le cas d'un taux de division de 1/n, le pôle de commande et l'un des pôles de travail du commutateur à trois pôles étant rel;

;iés aux bornes d'une source de tension, le troisième pôle au point commun de la résistance et du condensateur de la base de temps RC. Ce diviseur est caractérisé par le fait que l'élément actif de synchronisation et le commutateur à trois pôles sont disposés dans le circuit de charge du condensateur de la base de temps, le taux de division étant déterminé par le temps de décharge dudit condensateur.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et deux variantes de l'objet de l'invention.

La fig. 1 représente le schéma électrique d'un étage de division de fréquence.

La fig. 2 montre la caractéristique d'un commutateur à trois pôles.

La fig. 3 représente le diagramme des tensions du circuit de la fig. 1.

La fig. 4 représente une variante du circuit de la fig. 1.

La fig. 5 représente une deuxième variante du circuit de la fig. 1.

L'étage diviseur représenté à la fig. I comprend un transistor NPN de synchronisation Tl fonctionnant en transistor de commutation, dont I'émetteur est relié directement à la masse et Ie collecteur à la tension d'alimentation + U à travers une résistance RI. Les impul sions d'entrée I sont appliquées par l'entrée E à la base du transistor T1 à travers une résistance R4 limitant le courant de base du transistor T1. La base du transistor
T1, point 4 du schéma. est reliée à travers une résistance
R3 au point 1 relié galvaniquement avec la sortie S sur laquelle apparaissent des impulsions de sortie de l'étage diviseur.

Ce point 1 est le point milieu d'un diviseur de tension constitué par une résistance R2 connectée d'autre part à la masse et une résistance R de valeur beaucoup plus élevée faisant partie de la base de temps RC. Le point 2 de connexion du condensateur C et de la résistance R est relié à l'émetteur d'un transistor NPN T2 dont la base est reliée au connecteur d'un transistor complémentaire PNP T3, la base de ce dernier transistor étant reliée galvaniquement au collecteur du transistor
T2. La base du transistor T2 est reliée à la masse à travers la résistance R2. tandis que son collecteur est relié à la tension d'alimentation + U à travers une résistance
R5. L'émetteur du transistor T3 est relié directement à la tension d'alimentation + U.

Les transilstors T2 et T3 sont connectés de manière à former un commutateur à trois pôles constituant un discriminateur de tension ayant une caractéristique dont une partie présente une résistance négative.

La caractéristique du commutateur à trois pôles T2
T3 est donnée. à titre de rappel à la fig. 2. En abscisse est représenté le courant I et en ordonnée la tension d'alimentation + V. Cette caractéristique comprend trois parties distinctes: un segment 20 pratiquement rectiligne dont la très forte pente correspond à la résistance de blocage de l'interrupteur au point de déclenchement O.

Le cou.rant à travers l'interrupteur est tout d'abord négatif et inférieur à i micro-ampère. Le transistor T3 est bloqué, tandis que le transistor T2 est légèrement polarisé positivement par le courant résiduel de collecteur du transistor T3. Lorsque la tension au point 2
u atteint une valeur égale à -, u étant égal à la tension de diode des transistors T2 et T3, le transistor T2 conduit et son courant d'émetteur augmente. T3 est débloqué et le courant à travers l'interrupteur T2-T3 augmente, tandis que la tension collecteur-émetteur du transistor T2 diminue. Ce processus, correspondant au segment 21 du diagramme, dure jusqu'à ce que le courant traversant l'interrupteur atteigne sa valeur maximum, et reste constant, la tension au point 2 diminuant jusqu'à la valeur u.

A cet instant, les transistors T2 et T3 sont saturés. Le segment 22 du diagramme correspond à la résistance de l'interrupteur fermé.

Dans une forme d'exécution, les résistances ont les valeurs suivantes:
R = 560ka
R1= 22kQ R3 = R2 = R4 lOkQ
R5= 33kQ
Supposons que l'on applique une impulsion positive à l'entrée E. Cette impulsion, débloquant le transistor T1, fait passer à la tension du point 3 de + U à zéro. Une impulsion négative de valeur -U est ainsi transmise par le condensateur C au point 2. Cette impulsion, largement supérieure à la tension de seuil de l'interrupteur
T2-T3, enclenche cet interrupteur, et la tension au point 2, U2, monte brusquement à U-u, tandis que le potentiel du point 3 est maintenu à zéro par le transistor T1 conducteur par R3. La tension aux bornes du condensateur C devient égale à U-u.

Dès que le condensateur
C est chargé, I'interrupteur T2-T3 se déclenche et la tension U3 au point 3 remonte à + U, le transistor T1 étant à nouveau bloqué. Une impulsion + U est alors transmise par le condensateur C au point 2 dont la tension U2 devient alors égale à U-u + U = 2U-u.

A cet instant, le diviseur est amorcé et le condensateur tend à se décharger à travers les résistances R, R1 et R2. la tension U3 tendant exponentiellement vers zéro comme le montre la courbe Uc du diagramme de la fig. 3. Pendant ce temps, les impulsions positives continuent d'arriver à la fréquence à diviser sur l'entrée E de l'étage diviseur.

Chacune de ces impulsions débloque le transistor T1. la tension au point 3 s'abaissant périodiquement à zéro. et des impulsions successives Ii, Io, I., 14 de valeur -U sont appliquées par le condensateur C au point 2, venant se superposer à la tension Uc, jusqu'au moment ou une impulsion I, atteint le seuil de déclenchement --u/2 de l'interrupteur T2-T3, fermant cet interrupteur, dont le transistor T3 devenant conducteur, libère une impulsion de sortie + U sur la sortie S.

C'est bien entendu à titre purement explicatif que le taux de division a été choisi égal à t/9. Celui-ci pourrait avoir une valeur bien inférieure.

En l'absence d'impulsions t2, I3, etc., la tension U3 au point 3 a la valeur suivante:
U3 = Uc = (2U-u) e-
RC
Cette tension est toujours supérieure à -u/2 de sorte que le diviseur ne déclenche jamais.

En présence d'impulsions, la tension au point 3 est égale à: U3 = (2U-u) e- t -U
RC l'équation (2U-u)e-- -U=--
RC 2 a une solution réelle, ce qui signifie que pour une certaine valeur t la tension U3 devient inférieure à la tension -u/2 et que le diviseur déclenche, fournissant une impulsion de sortie.

En résolvant cette équation on obtient:
EMI2.1
d'où il ressort que le taux de division est indépendant de la tension d'alimentation.

L'impulsion de sortie au point S peut être appliquée directement à l'étage diviseur suivant analogue à l'étage représenté à la fig. 1.

Le dispositif décrit peut être utilisé dans de larges limites quels que soient la consommation, la fréquence.

la tension ou le taux de division désirés. Il est donc possible de réaliser, sous forme intégrée, un circuit de commande universelle qui, associé à un circuit RC permet d'obtenir un diviseur de fréquence utilisable dans les applications horlogères telles que chronomètres à quartz, appareil à mesurer les montres et même pour les montres électroniques.

Une première variante de ce diviseur est représentée à la fig. 4. Le circuit ne comprend que trois résistances
R6, R7 et R8 mais par contre l'une ou l'autre des diodes D1 ou D2 ou D3, ces diodes ayant pour effet de compenser la variation de la tension d'alimentation U. A part cela, ce circuit fonctionne de la même manière que le circuit représenté à la fig. 1.

Une deuxième variante est représentée à la fig. 5, dans laquelle les impulsions positives d'entrée sont appliquées à la base du transistor T2 isolée de la sortie S par une diode D4, ceci permettant d'obtenir des impulsions de sortie positives sur la sortie S ou négatives sur la sortie S'. Dans cette variante, le transistor T1 reste bloqué après la première impulsion d'entrée et n'est débloqué qu'avec l'interrupteur T2-T3. Colui-ci n'est débloqué que lorsque la tension appliquée à la base du transistor T1 est supérieure à la tension du point 2 qui diminue exponentiellement.

Les transistors T2 et T3 peuvent évidemment être remplacés par un seul transistor PNPN équivalent.

Le diviseur décrit et ses variantes sont susceptibles de fonctionner avec une tension d'alimentation inférieure à 1 volt. Une pile de 1,5 ou 1,35 volt convient donc parfaitement.

Claims

REVENDICATION

Diviseur de fréquence électronique à faible consommation, pour appareil de mesure du temps, comprenant au moins un étage de division auquel sont appliquées des impulsions unipolaires à la fréquence à diviser, et comprenant un discriminateur de tension constitué par un commutateur à trois pôles (T2-T3) présentant une résistance négative, un élément actif de synchronisation (T1), et une base de temps RC, le commutateur à trois pôles ne laissant passer le courant que lars de la première impul sion et lors de la n'ère impulsion dans le cas d'un taux de division de 1/n, le pôle de commande (1) et l'un des pôles de travail du commutateur à trois pôles étant reliés aux bornes d'une source de tension (Masse;

+ U), le troisième pôle (2) au point commun de la résistance et du condensateur de la base de temps RC, caractérisé par le fait que l'élément actif de synchronisation et le commutateur à trois pôles sont disposés dans le circuit de charge du condensateur de la base du temps, le taux de division étant déterminé par le temps de décharge dudit condensateur.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Diviseur de fréquence selon la revendication, caractérisé par le fait que la résistance (R) de la base de temps est disposée entre ledit troisième pôle (2) du commutateur à trois pôles et le pôle de commande (1) de sorte qu'elle n'est parcourue que par le courant de décharge.

2. Diviseur de fréquence selon la revendication, dans lequel le commutateur à trois pôles est constitué par deux transistors complémentaires, le collecteur de l'un étant relié à la base de l'autre, caractérisé par le fait que les impulsions d'entrée à la fréquence à diviser sont appliquées à la base du transistor NPN dudit commutateur.