Brevet FR2116236A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne un générateur de signaux sinusoïdaux du type comprenant un oscillateur constitué par un circuit sélectif à résistance et capacité associé à, au moins, un amplificateur, un circuit de détection et un circuit de réaction pour la régulation de l'amplitude. Le but recherché par la présente invention est de fournir un générateur présentant tout ou partie des .)ropriétés favorables suivantes - faible taux de distorsion harmonique, - stabilité élevée de llaxplitude du signal produit, - stabilité élevée de la séquence du signal produit, - faible dérive de l'amplltude et de la fréquence en fonction des variations de la température de fonction nement et des variations éventuelles des tensions d'alinentation, - possibilité de faire varier la fréquence d'oscillation (et son amplitude) en agissant uniquement sur des tensions continues appliquées au montage, sans qu'il soit néces saire, en ce qui concerne la variation de la fréquence, de recourir à la variation simultanée de deux éléments, résistances ou condensateurs par exemple, appariés. Dans le générateur selon l'invention, le circuit de détection comprend au moins un transistor cont l'émetteur est relié, directement ou non, à la sortie du dernier amplificateur de l'oscillateur de façon à recevoir tout ou partie du signal émis, dont la base est soumise à une tension continue de référence et dont le collecteur délivre un signal modulé proportionnel à l'écart entre la tension du signal et la tension de référence, tandis que le circuit de réaction comprend au moins une résistance fixe et au moins un élément à résistance variable auquel est associé un circuit de commande comprenant un circuit résistance-capacité intégrateur recevant le signal détecté et le transformant en une tension moyenne qui- agit sur l'élément à résistance variable pour modifier l'amplitude du signal de réaction appliqué à l'entrée positive de l'amplificateur de l'oscillateur pour en réguler l'amplitude. On obtient ainsi une régulation d'efficacité accrue par rapport aux générateurs classiques connus. rour éliminer l'influence de la température sur le circuit détecteur, suivant une disposition avantageuse de l'invéntion, au transistor de ce circuit est associé un transistor auxiliaire monté avec résistance d'émetteur commune. ssn outre, de préférence, ces deux transistors sont couplés thermiquement. Suivant une autre distorsion avantageuse de l'invention, l'élément à résistance variable du circuit de réaction est constitué par un transistor à effet de champ. Cette disposition présente donc l'avantage d'utiliser un organe simple ne demandant pas de puissance de commande. Suivant une autre caractéristique de 11 invention, l'amplificateur auquel est associé le circuit sélectif à résistance et capacité est suivi d'un second amplificateur permettant d'accroître le niveau de sortie du signal et d'assurer ainsi la régulation à un niveau suffisamment élevé pour l'obtention d'une précision et d'un efficacité excellentes. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les éléments à capacité variable du circuit sélectif de ltoscil- lateur sont constitués par des diodes à capacité variable montées en opposition pour former un g ponté dont le point commun est relié à un potentiomètre de réglage délivrant une tension continue variable permettant de faire varier la capacité des diodes et, par conséquent, la fréquence du signal émis par l'oscillateur. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence, au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce générateur Figures 1 à 4 montrent trois formes d'exécution de ce générateur. La figure I illustre une version simplifiée de ce générateur, version qui peut être employée lorsque l'on n'a pas besoin d'une stabilité thermique élevée. L'oscillateur 2 comprend un circuit sélectif à résistances RI et R10 et capacitésC) et 4 associé à un amplificateur h1. Cette disposition suppose évidemment que l'on n'a pas besoin de couvrir une gamme de fréquence étendue mais que l'on doit, au contraire, travailler à fréquence fixe. Le circuit de détection comprend un transistor 2 dont l'émetteur 3 est relié à la sortie de l'amplificateur Al,dont la base 4 reçoit une tension de référence Vref déterminée par la tension continue +V de la source et la valeur des résistances R8 et R9 et dont le collecteur 5 émet un signal modulé proportionnel à l'écart entre la tension du signal sortant de l'amplificateur AI et la tension de référence. Le circuit de réaction de l'amplificateur Al comprend une résistance fixe R3 et un transistor à effet de champ TI constituant l'organe à résistance variable utilisé pour la régulation de l'amplitude de l'amplificateur AI. A ce transistor à effet de champ TI est associée une résistance d'adaptation R2. Le circuit de commande du transistor à effet de champ 21 comprend un circuit intégrateur à résistance R7 et capacité C2 recevant le signal détecté-émis par le collecteur 5 du transistor T2 et le transformant en une tension moyenne qui agit sur la porte du transistor à effet de champ TI pour modifier l'amplitude du signal de réaction appliqué à l'entrée positive (+) de l'amplificateur AI en vue d'en réguler l'amplitude. Le fonctionnement de ce générateur est le suivant Le signal d'erreur obtenu par la comparaison du signal alternatif amplifié par l'amplificateur AI et détecté par le transistor 22 et du signal de référence continu appliqué à la base du transistor 22 apparaît sous la forme d'un courant périodique dans le circuit du collecteur 5 du transistor T2. il détermine, aux bornes de la résistance R2, une tension filtrée par le condensateur C2. 411 faut noter que la tensIon de référence appliquée à la base7du transistor T2 est déterminée par la tension d'alimentation +V et le rapport des résistances X8 et R9. Cette tension filtrée ou tension de commande est appliquée à la porte du transistor à effet de champ TI qui se comporte donc comme une résistance variable. La variation de cette résistance en fonction de la tension de commande n'étant pas linéaire, on corrige la fonction de tranfert de régulation en montant, en parallèle avec le transistor TI, la résistance fixe d'adaptation R2. La résistance qui en résulte associée à la résistance R3 détermine le taux de réinjection, à l'entrée positive (+) de l'amplificateur AI, du signal présent à la sortie de cet amplificateur. Four une tension alternative de 5 V eff aux bornes de sortie SI et 52 du générateur, la dérive a'amplitude ne dépasse pas 0,04 /0 par degré Celsius. Les signaux sinusoïdaux sont disponibles entre les bornes SI et 52. La figure 2 montre une variante de ce dispositif qui présente l'avantage, par rapport à celle illustrée par la figure 1, de fournir un générateur insensible à la température. A cet effet,,au transistor T2 est associé un transistor auxiliaire T2a monté avec résistance d'émetteur R6 commune. En outre, ces deux transistors T2 et 22a sont avantageusement couplés thermiquement. La figure 3 montre une autre variante de ce générateur présentant deux différences essentielles par rapport à l'exem- ple de la figure 2. La première de ces différences réside dans la présence d'un second amplificateur A2 à la sortie de l'amplificateur ÂI et avant ventrée du circuit de détection formé par les transistors T2 et T2a. Cet amplificateur A2 auquel sont associées les résistances R4 et RJ élève le niveau du signal d'un facteur compris, par exemple, entre'l0 et 100. il en résulte que le circuit de détection formé par les transistors 2 et T2a travaille à une amplitude telle que la dépendance des tensions émetteur/base vis à vis de la température n'ait qu'un effet négligeable. On peut remarquer, en outre, que la constitution symétrique du cirduit de détection contribue à parfaire ce résultat. La seconde différence essentielle de la forme d'exécution illustrée par la figure 3 par rapport à celle illustrée par la figure 2, réside dans la constitution du circuit sélectif de l'oscillateur 2. En effet, si les résistances RI et R?O de ce circuit sont inchangées, par contre, les capacités C3 et C4 sont remplacées par des diodes à capacité variables D1 et D2 montées en opposition pour forme un T ponté et dont le point commun 6 est relié, à travers la résistance R10, à un potentiomètre PI délivrant une tension continue variable et permettant, par conséquent, de faire varier la capacité des diodes DI et D2 et, donc la fréquence du signal émis par le circuit sélectif 2. Le réglage progressif de la fréquence d'oscillation est obtenu en faisant varier la capacité des diodes à capacité variable D1 et D2 au moyen de la tension inverse de polarisation V1 qui est délivrée par le potentiomètre PI. Le condensateur CI a pour rôle d'éliminer la composante alternative qui, sans lui, apparaîtrait sur le curseur du potentiomètre PI et serait gênante lorsque la valeur des résistances RI et R10 est faible. On obtient, à l'aide des diodes D1 et D2 de certain type courant, utilisées, par exemple, en radio et télévision, une plage de réglage progressif couvrant un intervalle de 1 à 10 ou plus. Une commutation de gamme dans des rapports décimaux peut, en outre, être assurée en agissant sur la valeur des résistances RI et R10. Comme il a été dit précédemment, la tension de référence Vref qui détermine l'amplitude du signal sinusoldal de sortie disponible entre les bornes S1 et S2 est fixée par la tension d'alimentation +V et les résistances R8 et R9. il est donc nécessaire, pour obtenir une tension Vref constante, que la tension d'alimentation +V et les résistances R8 et RJ soient fixes. zi l'on désire alimenter le montage par des tensions non stabilisées, au point +V comme au point -V, il est nécessaire de remplacer la chaîne des résistances R8 et R9 par une diode Zener 2 que l'on substitue à la résistance R8, cette diode étant alimentée par une source de courant constant 8 que l'on substitue a la résistance R9. Cette variante est illustrée par la figure 4. Si l'on rend la tension de référence Vref variable, on peut, dans certaines limites, régler l'amplitude du signal alternatif de sortie disponible entre les bornes S1 et S2 au moyen d'une tension et en effectuer, le cas échéant, la programmation en agissant sur la tension de référence. De la commande de fréquence par la tension continue V1 découle une possibilité intéressante d'utilisation de ce générateur. En effet, les conditions de fonctionnement du générateur illustré par la figure 3 peuvent être modifiées, selon un procédé connu de l'homme de l'art, en réglant le taux de réaction positive à une valeur inférieure à celle assurant l'entretien des oscillations. On dispose alors d'un amplifica- teur séiectif dont la fréquence d'accord dépend de la tension continue V1 appliquée aux diodes à capacité variable D1 et D2 dont il est équipé. Par un choix convenable des diodes D1 et D2 ou en jouant sur le rapport des tensions de commandes si les diodes ne sont pas appariées, on peut réaliser une commande unique de l'oscillateur et de l'amplificateur sélectif. Une telle possibilité est intéressante, en particulier lorsque ces deux montages sont utilisés simultanément, par exemple, pour la réalisation d'un pont de mesure à fréquence variable avec amplificateur accordé. Les caractéristiques suivantes peuvent être aisément obtenues de l'oscillateur - taux de distorsion 0,1 à 1 % - stabilité de fréquence 0,1 à 2 > ; - stabilité d'amplitude : meilleure que 0,1 % dans l'intervalle de température de O à 700C - rapport de fréquence pour 06 V1 Fmax ) 10 li'min Les fréquences extrêmes peuvent être, si l'on åoue sur les résistances associées aux diodes à capacité variable, de 5 Hz.et de 100kHz, par exemple. Dans l'exemple illustré par la figure 2 où les diodes D1 et D2 sont remplacées par des condensateurs fixes C3 et C4, le non principal élément présentant une/linéarité importante en fonc- tion de la tension étant supprimé, il n'est plus nécessaire que le circuit de contreJréaction aboutissant à l'entrée négative(-) de l'amplificateur AI soit alimenté à bas niveau. Ceci permet de porter le niveau à la sortie de l'amplificateur AI à une valeur suffisamment élevée pour que le circuit détecteur équipé des transistors T2 et T2a fonctionne de façon satisfaisante. Dans ce cas, la présence de l'amplificateur A2 est pratiquement inutile; quant au transistor Ti, il sera choisi de telle sorte qu'en association avec la résistance parallèle R2 et la résistance série R3 (dont la valeur doit être plus forte que dans l'exemple de la figure 3) il assure la régulation de l'amplitude requise, sans introduire de distorsion supérieure à environ 1 %. tomme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux veules formes d'exécution de ce générateur qui viennent d'en être dé crites ci-dessus, à titre d'exemples non limitatifs; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1.- Générateur de signaux sinusoldaux du type comprenant un oscillateur constitué par un circuit sélectif à résistance et capacité associé à, au moins, un amplificateur, un circuit de détection et un circuit de réaction pour la régulation de l'amplitude, caractérisé en ce que le circuit de détection comprend au moins un transistor dont l'émetteur est relié, directement ou non, à la sortie du dernier amplificateur de l'os- cillateur de façon à recevoir tout ou partie du signal émis, dont la base est soumise à une tension continue de référence et dont le collecteur délivre un signal modulé proportionnel à l'écart entre la tension du signal et la tension de référence, tandis que le circuit de réaction comprend au moins une résistance fixe et au moins un élément à résistance variable auquel est associé un circuit de commande comprenant un circuit résistance-capacité intégrateur recevant le signal détecté et le transformant en une tension moyenne qui agit sur l'élément å résistance variable pour modifier l'amplitude du signal de réaction appliqué à l'entrée positive de l'amplificateur de l'os- cillateur pour en réguler l'amplitude. 2.- générateur selon la revendication 1, caractêrisè en ce qu'au transistor du circuit détecteur est associé un transistor auxiliaire monté avec résistance d'émetteur commune. 3.- Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux transistors du circuit détecteur sont couplés thermiquement. 4.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément à résistance variable du circuit de réaction est constitué par un transistor à effet de champ. 5.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amplificateur auquel est associé le circuit sélectif à résistance et capacité est suivi d'un second amplificateur permettant d'accroître le niveau de sortie du signal et, ainsi, de faire travailler les diodes à capacité variable à faible niveau, donc avec une bonne linéarité. 6.- Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments à capacité variable du circuit sélectif de l'oscillateur sont constitués par des diodes à capacité variable. 7.- Générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les diodes à capacité variable sont montées en opposition pour former un T ponté dont le point commun est relié à un potentiomètre de réglage délivrant une tension continue variable permettant de faire varier la capacité des diodes et, par conséquent, la fréquence du signal émis par l'oscillateur. 8.- Amplificateur sélectif caractérisé en ce qu'il est constitué par un générateur de signaux sinusoldaux selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le taux de réaction positif est réglé à une valeur inférieure à celle assurant l'entretien des oscillations.