Brevet FR2012813A1 — publié le 19700327

,20447 1 2012813 La présente invention concerne des modulateurs de fréquence. Dans certaines applications de modulation de fréquence, tel que dans l'enregistrement vidéo, il est souhaitable d'avoir une déviation relativement importante de la fréquence avec une bonne linéarité. Un modulateur conventionnel 5 capable de cette performance utilise deux oscillateurs LC, un à 100 et l'autre à 112 MC, qui sont modulés et qui battent ensemble pour donner une fréquence centrale de 12 MC. Un tel modulateur, cependant, doit faire face aux problèmes se présentant à ces fréquences relativement élevées et de plus, un tel modulateur, comme on peut le comprendre, est très cher. 10 Un objet de l'invention est de fournir un modulateur nouveau et amélioré. Un autre objet de l'invention est de fournir un modulateur nouveau et amélioré pour la modulation de fréquence capable de déviation linéaire relativement importante. Un autre objet de l'invention est de fournir un modulateur de fréquence 15 nouveau et amélioré ayant des possibilités de fréquence centrale très élevée et de déviation linéaire importante. On accomplit les objets ci-dessus de l'invention présente en utilisant un commutateur de courant non saturé comprenant deux branches avec dès transistors alternativement conducteurs qui sont reliés â une alimentation de courant 20 constante. Un condensateur de charge est utilisé de même qu'un générateur de signal de modulation. Pour un état de conduction du commutateur, l'alimentation de signal chargera le condensateur. Lorsque le condensateur reçoit une chargé prédéterminée, le premier transistor conduira afin de lui fournir.un chemin de décharge. Lorsque la source de signal varie, le temps de charge du condensateur 25 varie de ce que fait varier la fréquence. Du fait de la vitesse élevée du commutateur, on obtient de très hautes fréquences et on a découvert que l'on peut obtenir aussi des déviations très importantes. Comme autre fait de l'invention, on emploie une diode tunnel qui est sensible à une charge prédéterminée du condensateur de charge pour amener la conduc-30 tion et la non conduction des transistors. Le commutateur à haute vitesse, avec la détection de la diode tunnel, fournit un modulateur à très haute fréquence avec une déviation très importante. - D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés 35 à ce texte, et qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 illustre un schéna d un modulateur selon l'invention» La figure 2 montre une courbe utile a l'explication de l'invention et, la figure 3 illustre une forme d'onde utile à l'explication de l'invention. Comme on le montre dans la figure 1, le modulateur de l'invention comprend 40 un commutateur de courant non saturé comprenant deux branches alternativement 0 v - x 69 20447 2 2012813 conductrices 1D et 20 qui sont reliées à une alimentation de courant constant 30. La base du transistor 11 dans la branche 10 est maintenue à un potentiel fixe et la base du transistor 21 dans la branche 20 change corme la charge du condensateur 60. La branche 10 et une source de modulation 50 sont reliées au 5 condensateur de charge 60 de telle sorte que lorsque la branche 20 est conductrice, (et la branche 10 non conductrice] la source de modulation 50 charge le condensateur 60. Quand cette charge atteint un point prédéterminé, les circuits de détection 40. rendent le transistor 21 non conducteur et le transistor 11 conducteur. Lorsque le transistor 11 est conducteur, il fournit un chemin 10 de décharge pour le condensateur 60 par la branche 10 et l'alimentation de courant 30. Quand on a suffisamment déchargé le condensateur 60, le moyen de détection 40 augmente le potentiel sur la base du transistor 21 pour le rendre conducteur et le cycle est alors recommencé. La première branche 10 du commutateur de courant comprend un transistor 15 NPN 11 comprenant un collecteur 12, une base 13 et un émetteur 14. La base 13 est reliée à une alimentation de potentiel 15 tel qu'un potentiomètre relié en l'un de ses côtés à B+ et l'autre côté à la terre et un curseur du potentiomètre 15 relié à la base 13. Cela maintient la base 13 à un potentiel positif prédéterminé par rapport à l'émetteur 14. 20 La seconde branche 20 du commutateur ds courant comprend un transistor NPN 21 comprenant un collecteur 22 relié à B+, une base 23 et un émetteur 24.Las émetteurs 14 et 24 sont reliés directement à une alimentation de courant 30 illustrée par Une résistance élevée 31 et une batterie à potentiel élevé 32. Comme on le montre, les émetteurs 14 et 24 sont reliés à l'un des côtés de la 25 résistance 31 qui, à son tour, est reliée au pôle négatif d'une alimentation continue 32 qui, à son tour, est reliée à la terre. Un condensateur de charge 60 a une extrémité reliée à la terre et l'autre extrémité, au point a, relié au collecteur 12 aussi bien qu'à la résistance 53 de la source de signal 50. La source de signal 50 comprend en outré la source de signal alternatif 52 qui 30 est entre la résistance 53 et le pôle positif de l'alimentation continue 51 dont le pôle négatif est mis à la terre. L'amplitude de la source continue 51 est supérieure au potentiel crête à crête de la source dè signai 52, de telle sorte que le potentiel et le courant appliqués par l'alimentation 50 au condensateur 60 seront toujours da la même polarité. ' 35 Le point a, ou l'un des côtés du condensateur 60, est aussi relié au détec teur de seuil 40. Plus spécifiquement, le point a est relié directement à la base 44 du transistor PNP 42 comprenant un collecteur 43 et un émetteur 45. L'émetteur 45 est relié par une résistance 46 à une alimentation de B+. Le collecteur 43 est relié à un point b qui est lui-même relié à l'anode de la diode 40 tunnel 41 dont la cathode est reliée à la terre. 69 20447 3 2012813 Ainsi, on peut voir que le dispositif de seuil 40 agit entre le condensateur 60 et la base du transistor 21. Lorsque le condensateur 60 se charge, le potentiel dans la résistance 46 décroit amenant le courant d émetteur au collecteur de 43 à décroître. Lorsque ce courant atteint une valeur critique montrée 5 comme le point □ dans la figure 2, le potentiel de la diode tunnel au point b et à la base 23 prend une valeur inférieure au potentiel fixé de la base 13. Le point de fonctionnement de la diode 41 va du point 0 à A, de telle sorte que le potentiel à la base 23 aille à un potentiel substantiellement inférieur au potentiel de la base 13, c'est à dire, V1. 10 La figure 2 illstre la courbe tension-courant de la diode tunnel 41. Le potentiel dans la diode 41 est le potentiel de la base 23. La figure 3 illustre le signal de sortie en 70. Lorsque le transistor 10 n'est pas conducteur du fait que la base 23 se trouve à un potentiel supérieur à la base 13, la source de modulation 50 four-15 nit un courant au condensateur 60. En conséquence, la base 44 tend à devenir positive et le potentiel au point b, ce qui signifie, le potentiel aùx bornes de la diode tunnel 41, décroît. La courbe de la figure 2, qui est une courbe intensité en fonction du potentiel pour la diode tunnel 41, montre l'action de charge du condensateur 60 sur la diode tunnel, dans la partie comprise entre 20 C et D. En outre, la charge du condensateur 60 entraîne une commutation à haute vitesse de la diode tunnel du point D au point A de cette courbe. Cette transition dans la courbe caractéristique commence la décharge du condensateur. 60 au point A comme on le montre dans les figures 2 et 3. La figure 3 montre la forme de courbe de sortie que l'on peut obtenir sur 25 la borne de sortie 70. Lorsque l'état de la diode tunnel va du point □ au point A, le potentiel dans la diode 41 passe au-dessous du potentiel qui est le potentiel sur la base 13. Comme on l'a dit ci-dessus, avant cette transition, le transistor 21 était conducteur et le transistor 11 était non conducteur. Lorsque cette transition se produit, le transistor 21 passe rapidement d'un 30 état conducteur non saturé à un état non conducteur. Simultanément, le transistor 11 passe d'un état non conducteur à un état conducteur non saturé. Immédiatement après cela, le condensateur 60 se décharge à travers le transistor 11 et l'alimentation de courant constant 30. Similairement, le courant de 50 passe à travers le transistor 11 et 1 alimentation de courant constant 30. 35 Le transistor 42 fonctionne comme une source de courant contrôlé par tension. Durant la partie de charge du cycle CC à D), ce courant décroît du fait que le potentiel de base augmente. Inversement, durant la partie de décharge du cycle (A à B) ce courant augmente. Durant la période de décharge du condensateur 60, la diode 41 va du point 40 A au point B sur sa courbe caractéristique de telle sorte que le potentiel à 69 20447 4 2012813 travers la diode 41 tente à augmenter. On notera que le point □ sur la courbe est encore au-dessous du potentiel de polarisation de la base 13. En conséquence, au point B le transistor 11 continue à conduire. Cependant, quand la diode 41 atteint le point D, le potentiel à travers la diode 41 tend à augmenter 5 et ainsi il fait rapidement passer du point 0 au point C sur la courbe caractéristique. Cette transition entraîne que le potentiel à travers la diode et sur la base 23 dépasse brusquement le potentiel de la base 13 du transistor 11. En conséquence, le transistor conducteur non saturé 11 devient non conducteur et le transistor 21 devient conducteur, le courant passant à travers l'alimenta-10 tion de courant 30. A es point, le condensateur €0 commence à être de nouveau chargé per l'alimentation 50 et le potentiel à travers la diode 41 commence è décroître. Durant la charge du condensateur 60, la diode 41 et l'onde de sortis (figures 2 et 3) vont du point C au point D et le cycle est alors recommencé . 15 Ainsi, on voit que durant le période de charge du point C à D, le transis tor 21 est dans un état conducteur non saturé et le transistor 11 est non conducteur alors que la source de modulation 50 charge le condensateur 60. Tandis que la composante alternative de 52 modifie la source de modulation, la vitesse de charge du condensateur 80 et 1» fréquence de la forme d onde montrée dans 20 la figure 3 seront modidlées. Durant la décharge, le transistor 21 sera non conducteur et le transistor 11 sera dans un état conducteur non saturé. Le courant provenant de l'alimentation 50 et le courant de décharge provenant du condensateur 60 passeront à travers le transistor 11 et la source de courant 30. On notera que le courant de charge provenant de la source 50 est substantielle-25 ment inférieur au courant constant fourni par l'alimentation 30. Ainsi, on voit que par utilisation d'un commutateur de courant non saturé comprenant des transistors alternativement conducteurs, utilisé pour la charge d'un condensateur, on réalise des vitesses élevées de commutation et cela est particulièrement vrai lorsque la diode tunnel à vitesse élevée est utilisée 30 pour effectuer la conduction et non conduction de la branche du commutateur qui décharge le condensateur. Conséquemment, on voit que la source de modulation effectue la charge du condensateur et l'une des branches du commutateur de courant effectue la décharge du condensàtear. En utilisation comme modulateur, la sortie est reliée è un diviseur de fréquence tel qu'une bascule qui divise 35 la fréquence par 2. Cela élimine la dissimétrie dans la forme d'onde de sortie de l'oscillateur. Cela aboutit à une fréquence très élevée, une modulation FM à déviation importante qui peut fournir un domaine de fréquence centrale de 1 è 20 MHZ avec une déviation linéaire d'au moins 2 MHZ. Le dispositif de la présente invention a été réalisé avec des éléments 40 dont les caractéristiques sdntt 69 20447 5 2012813 B+ 6V Transistor 11 2N709 Transistor 21 2N709 Potentiel sur la base 13 200 mv. 5 Résistance 31 2K.Œ Alimentation 32 20V Transistor 42 2N3640 Diode 41 . 1N3713 Alimentation-51 -20V 10 Alimentation alternative de crête à crête 52 5V Résistance 53 20K.fi Capacité 60 30 pf 15 On doit comprendre que les valeurs ci-dessus sont choisies de telle sorte que les transistors ne soient pas saturés lorsqu'ils sont conducteurs. En conséquence, le temps de commutation des transistors est extrêmement-rapide. Bien que l'an ait décrit dans ce qui précède et représenté sur.les; dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réali-20 sation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détails qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 20447 6 201281$ REVENDICATIONS 1.- Modulateur à transistors caractérisé en ce qu'il comprend: un conmutateur rapide de courant comprenant un premier et un second tran-5 sistor dont les émetteurs sont reliés à une source de courant constant commune et tel que les dits premier et second transistors soient dans des états de con duction Complémentaires et que la commutation d'un état à l'autre se fasse à vitesse élevée, un condensateur, 10 une source de signaux de modulation chargeant ledit condensateur lorsque ledit premier transistor est à l'état non conducteur, des moyens de détection de seuil reliés à la base dudit second transistor pour l'amener à l'état non conducteur dès qu'un seuil de charge prédéterminé du condensateur est atteint, ce qui entraîne la conduction dudit premier tran-15 sistor fournissant ainsi un trajet de décharge audit condensateur. 2. - Modulateur selon la revendication 1 dans lequel les dits moyens de détection de seuil comprennent une diode tunnel reliée à la base dudit second transistor, et sont sensibles à un niveau de charge prédéterminé dudit condensateur pour rendre ledit second transistor non conducteur.