Brevet FR2060012A1 — publié le 19710611

! 2060012 La présente invention a pour objet un oscillateur dont la fréquence peut varier entre deux ou plusieurs valeurs prédéterminées, en fonction d'un signal d'entrée. Lorsque la fréquence de l'oscillateur est établie en 5 fonction d'un code numérique, une information numérique ou une information analogique codée numériquement peut être transmise. Dans de nombreux oscillateurs, plus particulièrèment ceux qui utilisent des réseaux résistance-capacité comme éléments pour déterminer la fréquence, la fréquence de l'oscillateur peut varier 10 par modification rapide de l'impédance du réseau déterminateur de fréquence. Cette Variation d'impédance entraîne la production de signaux transitoires parasites, lorsque la fréquence de l'oscillateur varie, dus l) à la différence entre la tension et le 15 courant d'impédance avant et après sa mise en circuit, et 2) aux variations de niveaux de courant continu dans le circuit, dues-aux changements d'impédance du réseau déterminant la fréquence. Ces signaux parasites affectent l'onde de signal engendrée par l'oscillateur, produisant une distorsion de signal et une 20 interférence avec les signaux à d'autres fréquences. L'invention a donc pour objet un oscillateur à glissement de fréquence perfectionné, dans lequel sont éliminés ces signaux parasites. Cet oscillateur comprend un réseau déterminant la fréquence 25 faisant fonctionner l'oscillateur à une première fréquence. Des éléments sont prévus pour modifier l'impédance du réseau en fonction d'un signal d'entrée, de manière que l'oscillateur fonctionne à une seconde fréquence. Les potentiels en courant continu aux points du circuit de l'oscillateur entre lesquels le réseau déter-30 minant la fréquence est branché, qui, s'ils étaient différents l'un, de l'autre', produiraient des signaux" parasites lors d'un changement de la fréquence de l'oscillateur, sont maintenus pratiquement égaux, empêchant ainsi la production de ces signaux parasites. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-35 sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé qui représente un schéma de circuit d'un oscillateur à glissement de fréquence conforme à un mode de réalisation de l'invention. 70 18865 2060012 La figure unique représente un oscillateur résistance-capacité, du type à pont de Wien, comprenant un amplificateur 25 avec une borne d'entrée 54 et une borne de sortie 64. Cet'amplificateur a de préférence une impédance d'entrée relativement fal-5 ble et une impédance de sortie relativement élevée. Une réaction d'intensité est appliquée par la borne-dé sortie 64 à la borne d'entrée 54, par l'intermédiaire "du réseau résistance-capacité 35b déterminant la fréquence, tandis- qu'une réaction de tension est appliquée par la borne de sortie 64 à la borne d'entrée 54, 10 par l'intermédiaire du réseau résistance-capacité 35a déterminant la fréquence,branché entre la borne de sortie 64 de -1'amplificateur et la borne d'entrée 76 de la source d'alimentation, à travers un réseau de découplage* et diviseur de tension, comprenant les résistances 97 et 99 et le condensateur 70. 15 "" Pendant le fbïïctidmémeîït,~ra tension-d'alimentation est -appliquée- àr-T^araplifrcateur25 par Ta source +V^7"râ: "travers' la borne j6, et par la'source -V à travers la borne 69. - 'Une première fréquence de fonctionnement de l'oscillateur est déterminée par la résistance 98 et le1 condensateur 9^ du " 20 r~éseàu 35a déterminant la fréquence et-la résistance 96 et le condensateur 95 du réseau 35b déterminant la fréquence, lorsque les transistors de commutation 20 et 30 ne sont pas conducteurs. Une seconde fréquence de fonctionnement de T'oscillateur est déterminée par la combinaison parallèle "des résistances 88 et 25 98 et du condehsatéur' 94 du réseau 35a (les résistances 86 et 98 sont effectivement montées en parallèle pour les signaux de- ' courant alternatif, car les bornes du réseau 35a sont au potentiel de la masse eri 0durant alternatif, à cause de'Ta faible i'mpedanûe en courant alternatif du condensateur 70), et par le condensateur 30 95 en série avec la combinaison parallèle des -résistances 86 et 96 du réseau 35b,"lorsque les transistors de commutation 20 et'30 v sont conducteurs . ^ ' " Afin d'éliminer les signaux de commutation parasites engendrés lorsque le transistor 20 passe dé 1fétat'conducteur à 35 l'état non conducteur, les valeurs des résistances 97, 98,■ -99, ' et des divers composants de l'amplificateur 25 sont choisies de manière que la borne de sortie 64 de l'amplificateur soit au 70 18865 3 2060012 potentiel de la masse; par conséquent, la borne 64 est une masse virtuelle, comme indiqué par le symbole de la masse en pointillé x. Par conséquent, lorsque le transistor 20 devient conducteur, la résistance 88 est branchée entre la masse virtuelle x et la 5 borne à la masse réelle q, si bien qukicune différence de potentiel en courant continu n'apparaît aux bornes de la résistance 88 éliminant ainsi les effets parasitesnon souhaités» Le transistor 20 est polarisé de manière à laisser passer uniquement un courant d'intensité très faible lorsqu'il est à l'état non conducteur 10 (la chute de tension entre les bornes du collecteur et de lrémstteu"22 et 23 est donc très faible), de manière que la tension de la borne de sortie de l'amplificateur 64 reste au potentiel de la masse, que le transistor 20 conduise ou ne conduise pas» Aucun signal parasite en courant continu n'est introduit 15 par la commutation du transistor 30 du réseau 35b, car étant donné1 Ta présence du condensateur série 95# aucun courant continu ne transverse les résistances 86 et 96, et la borne u du réseau 35b reste au même potentiel continu (c'est-à-dire au potentiel de la masse), que la borne de sortie 64 de l'amplificateur 25» 20 L'amplificateur non inversé 25 est conëitué des transis tors 40, 50 et 60 de -typé NPN tels que ceux que l'on trouve dans le circuit intégré CA 3046, fabriqué par RCA aux EUA. La base 6l du transistor 60 est reliée à la .borne d'en,trée 54 comme la • résistance 46 et le condensateur 95. L'émetteur 63 eét relié à la 25 résistance 48, qui elle est branchée à là borne 69 à, un potentiel négatif (par exemple -7,5 V). L'émetteur 43 du transistor 40 est relié à la borne 69 à travers la résistance 47- Le collecteur 62 du transistor 60 est relié à la résistance 49®fc &Ta base 51 du transistor 50» L'émetteur 53 du transistor 50 est relié à la base 30 41 du transistor 40, et l'émetteur 43 du transistor 40 est relié aux autres extrémités des résistances 47 et 46„ Le collecteur 52 du transistor 50 est relié à la jonction 36, ainsi que l'autre extrémité de la résistance 49. Les résistances 46, 47, et 48 établissent le gain de l'amplificateur 25. En outre, ces résistances 35 complètent un trajet de réaction reliant l'émetteur 43 du transistor 40 à la base 61 du transistor 60. La résistance 49 constitue la résistance de charge du collecteur 62, et la résistance de polarisation de base des transistors 40 et 50„ 70 18865 4 2060012 Le circuit stabilisateur de fréquence constitué des deux réseaux 35a et-35b déterminant la fréquence est relié à l'amplificateur 25o Le réseau 35a comprend une résistance 98 en parallèle avec un élément réactif tel qu'un condensateur 94, une extrémité 5 de chacun des éléments 98 et 94 étant reliée à la borne s et à la jonction 36. Les autres extrémités des éléments 98 et 94 sont branchées à la borne t et au collecteur 42 du transistor 40, à la borne de sortie 64 de l'amplificateur, à la borne de sortie 68 de l'oscillateur, et au réseau 35b. La résistance 96 du réseau 35b est 10 branchée entre les bornes t et u tandis qu'un élément réactif tel qu'un condensateur 95 est branché entre la borne u et la borne d'entrée 54 de l'amplificateur; L'amplificateur 25 décrit ci-dessus est alimenté par un montage 45 constitué d'une source de tension continue (par 15 exemple + 7*5 V) relié à la résistance 99,- qui ell^ est reliée à la jonction 36. La borne .. s et une extrémité de la résistance 97 et du condensateur 70 sont reliées à la jonction 360 Les autres extrémités de la résistance 97 et du condensateur 70 sont mis à la masse à la borne q. Le condensateur 70 est un condensateur de 20 découplage en courant alternatif à faible impédance, et présente une capacité supérieure à celle du condensateur 94 (par exemple 100 fois supérieure). Le montage 45 ainsi que l'amplificateur 25 établissent la tension alternative en des points déterminés tela que les bornes t et u, à une valeur pratiquement identique, c'est-25 à-dire la masse virtuelle en courant continu. Le mon tage 45 est un diviseur de tension constitué d'une source de tension continue-i-V.^ et des résistances 97, 98 et 99 branchées de la même manière que représenté ci-dessus. La résistance 99 constitue la résistance chutrice-série, la résistance 97 30 constitue la résistance de fuite, .et.la résistance 98 la résistance de charge,, En donnant à la résistance 98 une valeur très supérieure à celle de la résistance 97 (par exemple approximativement 10 fois supérieure) le courant trahversant la résistance 98 sera très inférieur au courant traversant les résistances97 et 99. Par consé-i 35 quent, les fluctuations de oourant dans tout le' circuit n'entraîneront pas de fluctuationsde tension continue équivalentes, qui pourraient être à l'origine de signaux parasites non souhaités 70 18865 206001-2 dans la forme d'onde de sortie„ La chute de tension entre les borres (s - q) est rendue identique à la chute de tension entre le s jonctions (s-t), maintenant ainsi le potentiel en courant continu en t a une masse virtuelle, par rapport à la masse réelle en q. 5 Le circuit de commtfation de fréquence est constitué des résistances 86et 98 et des transistors de commutation 20 et 30 qui peuvent être du type 2N3704. La résistance 86 est. branchée entre la jonction u et le collecteur 32 du transistor 30. La résistance 88 est reliée à l'émetteur 33 du transistor, 30, à 10 travers la borne t„ L'autre extrémité de la résistance 88 est reliée au collecteur 22 du transistor 20„ L'émetteur 23 du, transistor .20 est relié à la borne à la masse q0 Les _bases 21 et 31 des transistors 20. et. 30 sont reliées respectivement aux résistances 82 et 84 qui s.ont elles-mêmes 15 reliées à la résistance 80„ L'autre extrémité de la résistance80 est reliée à la borne 67, à un potentiel continu positif Vg (par exemple + 7,5V). Les valeurs des résistances. 86 et 88 sont de préférence pratiquement identiques. Les résistances effectives collecteur-émetteur des transistors. 20 et 30 lorsqu'ils sont à 20 l'état conducteur (quelques ohms) sont très inférieures aux valeurs des résistances 86 et 88» Les résistances, de base 82 et 84 ont des valeurs élevées (par exemple 150. kJI) afin de réduire l'intensité de courant collecteur-émetteur dans les transistors de commutation 20 et 30. Le collecteur .12 du transistor de commande 25 10, qui peut être du type 2N 3704 est relié à la jonction des résistances 80, 82 et 84, son émetteur 13 est à la masse, et le signal d'entrée de commande est appliqué à sa base 11 par l'intermédiaire de la borne d'entrée 66„ Le fonctionnement de l'oscillateur représenté sur la figu-30 re unique est le suivant. L'amplificateur 25,. les segments résistifs 96 et 98, et les segments réactifs 94 et 95 fonctionnent comme un oscillateur du type à pont de Wien, avec une réaction de la borne de sortie 64 à la borne d'entrée 54» Une fréquence d'os = .cillation est établie par les valeurs des résistances 98 et 96, 35 qui peuvent être d'approximativement 2970 ohms chacune, et des condensateurs 94 et 95 qui peuvent être de 0,05 mierofara.d chacune. C'est-à-dire que les réseaux 35a et 35b ont des éléments réactifs 70 18865 6 2060012 30 35 et résistifs de valeurs pratiquement identiques» Le gain de -1"amplificateur .25 est déterminé de manière à établir un gain -en boucle unité. Dans ce cas, le gain direct nécessaire est de 3. ' . Dans un pont de Wien équilibré, ayant deux branches résistives-réactives, on a la relation suivante s 10 dans laquelle F = fréquence du pont H = valeur de la résistance de l'une des branches du pont C = capacité dé la même branche et dans laquelle les résistances et les capacités des deux branches sont pratiquement identiques. Par conséquents la fréquence est une fonction Inverse de la résistance et de la capacité dans chaque réseau déterminant la fréquence„ Pour faire glisser la fréquence de l'oscillateur, 2q il est nécessaire de modifier les valeurs des éléments résistifs et/ou réactifs des réseaux 35a et 35b° De préférence, ce sont les valeurs des résistances qui varient» Pour maintenir la condition d'équilibre du pont, les valeurs des résistances des réseaux 35 a et 35b doivent rester pratiquement identiques, que,lie que 2^ soit la fréquence engendrée» Dans le mode de réalisation représenté, les valeurs des résistances 86 et 88 sont égales; ainsi que les valeurs.,d,es. résistances 98 ét 96. Lorsque les transistors 20 et 30 sont conducteurs^ la résistance 86 est effectivement en parallèle avec la résistance 96, et la résistance 88 est en parallèle avec la résistance 98, par rapport aux signaux de courant alternatif, par l'intermédiaire du condensateur de découplage 70„ Pour empêcher la production de signaux parasites non désirés, ' les potentiels, en courant continu auc bornes des réseaux 35a et 35b doivent rester, -pratiquement .. constants„ ; Généralement, les résistances de commutationen et hors circuit, non seulement font varier les valeurs effectives des 70 18865 7 206Q012 résistances du circuit* mais également provoquent la production de signaux parasites comme indiqué précédemment. Ces signaux peuvent être évités en établissant des potentiels pratiquement identiques aux points déterminés tels que t, u et q, dans les 5 parties déterminant la fréquence du réseau 35* et en maintenant ces potentiels pratiquement constants. A cette fin, le diviseur de tension 45, uniquement illustra-tif, ainsi que l'amplificateur 25placent la jonction t au potentiel de la massa virtuelle en courant continu. Ceci est effectué par 10 l'application d'une tension continue négative -V (par exemple -7*5 V) à la borne 69 et par le choix des valeurs des résistances 46, 47* et 48 en fonction des valeurs des résistances 97 et 99 èt de la résistance 98. Non seulement la valeur de la résistance 98 est critique par rapport à la fréquence, mais cette résistance 15 est un composant important pour établir le potentiel à la borne t, de la même façon que la. charge du diviseur de tension 45 est importante pour maintenir la tension du circuit constante» La résistance 98 accomplit ces fonctions sans limiter la production des fréquences souhaitées. 20 Les résistances 47 et 48 peuvent avoir des valeurs éga les à approximativement 1620 ohms et 39 ohms, tandis que les résistances 97 et 99 peuvent avoir des valeurs de j?40 ohms et 680 ohms. La résistance de charge 49 peut être égale à 6200 ohms. La résistance 46 est de préférence déterminée empiriquement. 25 Les bornes q et t étant au même potentiel (masse en courant continu) tous les points reliés en série sont au même potentiel . Le condensateur 95 bloque la tension contir.ue à la borne u, et le condensateur 70 relie à la masse tout signal alternatif .apparaissant à la borne s„ 35 La résistance 80i constituant la charge du collecteur du transistor 10, peut être égale à 2900 ohms» En donnant aux résistances de base 82 et 84 une valeur relativement élevée (par exemple 150 k£^), un courant d'intensité relativement faible (par exemple 50 microampères) peut s'écouler dans le circuit 25 collecteur-émetteur, limitant ainsi la distorsion de signal à une valeur inférieure à 1^, 70 18865 8 2060012 Normalement, la tension appliquée à la borne 67 met en circuit les transistors 20 et 3Q„ Lorsqu'un signal d'entrée binaire est appliqué à la base 11 du transistor 10, le niveau binaire le plus élevé des deux met le transistor 10 en circuit, 5 Le potentiel du collecteur 12 va à la masse, et les transistors 20 et J>0 sont mis hors circuit. Le signal de sortie de l'oscillateur est délivré sur la borne 68, ce signal consistant en une forme d'onde alternant rapidement entre deux fréquences sans effet parasite non souhaité, 10 L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation" décrite, et l'homme de 1"art; pourra y apporter diverses modification sans pour autant sortir de son cadre. 70 18865 9 2060012 REVENDICATIONS lo Oscillateur dont la fréquence peut varier en fonction du signal d'entrée, comprenant un circuit détaillé déterminant 5 la fréquence, faisant fonctionner cet oscillateur à une première fréquence, un dispositif pour modifier la fréquence, quj, lorsqu'il est branché entre des points déterminés du circuit fait fonctionner l'oscillateur à une seconde fréquence, un dispositif sensible au signal d'entrée pour coupler sélectivement le dispositif 10 modifiant la fréquence entre des points déterminés, cet oscillateur étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour établir et maintenir un potentiel pratiquement identique et constant aux points déterminés et une différence de potentiel en courant continu pratiquement égaHe à zéro entre ces points, 15 que le dispositif modifiant la fréquence soit ou non branché'-" entre ces points évitant ainsi les signaux parasites qui pour-:u raient :sé J produire à'la.sorftié de 1'oscillateur. 2. Oscillateur à glissement de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit déterminant M fréquence 20 comprend uniquement des éléments résistants et capacitifs, le dispositif modifiant la fréquence comprenant un élément résistif branché aux bornes de l'élément résistif du circuit déterminant -la fréquence par le dispositif de couplage, pour que l'oscillateur fonctionne à la seconde fréquence. 25 3- Oscillateur à ./glissement de fréquence selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de couplage comprend*.un dispositif de commutation branché en série avec le dispositif modifiant la fréquence entre les points du circuit déterminant la fréquence. 30