Brevet FR2193290A1 — publié le 19740215

-La présente invention, concernant la production des oscillations, est plus spécifiquement relative à un dispositif oscillateur, et en l'espèce, à un multivibrateur, dont la fréquence peut être réglée en faisant varier une tension de commande - ou autrement dit, dans le langage technique courant - un "V C O". Un tel élément multivibrateur peut être avantageusement utilisé dans la boucle de phase d'asservissement des dispositifs décrits dans les demandes de brevet français de la Demanderesse n 72 15408 et n 72 16867. Néanmoins, ce ne sont que des exemples d'utilisation d'un tel V C O et l'invention ne doit pas y être limitée. L'invention a pour objet de réaliser un V C 0 dont la plage de variation de fréquence est beaucoup plus grande que celle des V C 0 connus et peut être par exemple d'au moins une octave. L'invention a aussi pour objet de réaliser un V C 0 multivibrateur à transistors (alimenté sous une faible tension, de 6 V. par exemple) qui soit susceptible de couvrir1 avec seulement une tension de commande dont la variation maximale est faible (et sensiblement égale, par exemple, à # + V), une ganme de fréquences sur l'octave, avec une très bonne linéarité, I1 est vrai qu'on connaît déjà, par exemple par l'article des Proceedings of the TEE, aoGt 1970, pp.1278-79, un multivibrateur possédant une assez large plage de fréquences, allant de quelques hertz à 400 kHz, mais il nécessite 'des tensions assez élevées pour arriver à ce résultat. Tans certains cas, ceci est un gros inconvénient dont l'invention permet de s'affranchir. L'invention a également pour objet la réalisation d'un multivibrateur possédant à la fois un gain élevé pour chaun de ses deux étages couplés l'un à 'autre et un Donne stabilité, qualités qui sont habituellement difficiles à concilier. L'invention a encore pour objet un multivibrateur à transistors, de type npn, de circdit en soi @@@ dans son ensemble, conlportant deun transistors dont 1 base de l'un est couplée par capacité au collecteur de l'autre et vice-versa, et dont la fréquence pet Rtre modifiée en faisant varier la tension appliquée sur la base de chacun des transistors par l'in- termédiaire d'une résistance respective de valeur R, tandis que les collecteurs sont réunis chacun, par une résistance respective de valeur r,- à un point à potentiel fixe déterminé, par rapport à celui du point de jonction des émetteurs interconnec tés (-6V par exemple sil s'agit de transistors npn 2N706), mu - 33 4 tivibrateur dans lequel le rapport r/R est égal à x à c.m 100 # 10 % près, la valeur R étant prise en outre pour assurer un gain et une stabilité suffisants. De préférence r est pris égal à m x 270 ohms, R égal à m x 6800 ohms, ladite capacité étant de 33pP , ces valeurs étant données à 5 % près, et avec l # m #5.m L'invention a pour-autre objet encore la réalisation d'un dispositif incluant un tel multivibrateur en association avec une chaîne de division, qui permet de-produire toutes les fréquences possibles, depuis pratiquement zéro Hz jusqu'à la fréquence maximale du multivibrateur. L'invention sera mieux expliquée et comprise en se reportant à la description'qui va suivre, d'un exemple de réalisation donné à titre non limitatif seulement, avec référence au dessin sur lequel : - la Fig,l montre le schéma de base du V C 0 selon l'invention, associé à des étages d'adaptation;; la la Fig.2 donne le schéma de principe de l'association d'un tel V 0 O et d'une chaîne de division, et - la Fig.3 est le diagramme de la caractéristique fréquenceJ tension du V C 0 Le schéma du multivibrateur proprement dit selon l'invention, qui doit pouvoir fournir un signal de sortie l'carré , modulé en fréquence proportionnellement à une tension U de ccmmande, tout au moins à l'intérieur d'une cer@aine plage, est rep@ésenté sur la Fig.1 à l'intérieur du rectangl. tracé e@ trait @@xte. I1 comprewic. essentiellement deux transistors 1 le type npn; la base de T1 est reliée au collectéur de T2 par un c@@densateur C1 et la base de T2 est reliée au collecteur de T1 par un condensateur C2, ces condensateurs ayant une capacité c, Les émetteurs sont interconnectés et reliés à une source de tension -U1, par exemple -6V, et les collecteurs sont reliés à la ligne commune L (reliée à la masse à travers la résistance R 11' par des résistances respectives R1, R2 de valeur r. Par ailleurs, les bases des transi@tors sont reliées à la tension U d@ @@nds @@@ able sntr@ + et - 3. Volts) par der @ésista ces R3, R4 de valeur R. La fréquence d'oscillation est fixée principalement, comme il est connu, par le produit r x c; néanmoins, on constate qu'elle dépend fortement de la tension U et de la valeur R, et qu'une variation relativement faible de la tension U permet un déplacement relativement grand de cette fréquence. Pourarriver à ce résultat, voici les valeurs qui ont été adoptées pour les différents éléments du multivibrateur : T1 et T2 : transistors type 2N706 (Texas Instr.) R1 , R2 : 270 ohms (=r), à + 5 % près R3 , R4 : 6800 ohms (=R), à + 5 % près C1 , C2 ç 33 pF , à + 5 % près -U1 = - 6 V. Ces éléments ont été déterminés pour obtenir : - une fréquence d'oscillation la plus grande possible, dans la gamme de fréquences 2048 - 4096 kHz; - un gain le plus grand possible, de manière à couvrir cette gamme avec une tension de commande U d'environ + 3 V; - une linéarité meilleure que 1 %, ce dernier résultat étant surtout obtenu en sélectionnant et appariant convenablement les transistors T1 et T2 (voir la caractéristique tension-fréquence de la fig.3); - des signaux de sortie comportant un facteur de forme de 1/2. Ainsi, on voit que pour des capacités C1, C2 de 33pF, et pour m = 1, le rapport caractéristique est r/R = 4/100, et le résultat reste bon en pratique à + 10 % près de cette valeur. Si l'on modifie la valeur des capacités (par exemple si on les diminue de 10 %), le produit cr diminue de 10 % (si r reste constant), et le rapport caractéristique devient 4,4/100). Autrement dit, le rapport caractéristique r/R doit être égal, à + 10 % près, 33 4 @ x , @ @@@@@ @@ @@pa@@@@ @@ @1 @@ @@ @2 @@ p@@@@@@@@ c.m 100 pour assurer le résultat recherché. Ceci reste vrai en pratique si r et R augmentent simultanément (tous deux) dans un rapport m (avec 1 #m#5). Le dispositif ainsi réalisé a les caractéristiques suivantes - tension d'alimentation ........... - 6 V - fréquence d'oscillation maximale.. 4469 kHz - tension de commande .............. # 3 V - linéarité ........................## 0,4 % - stabilité sur 8 heures ........... ### 10-4 (pour une température de 250 + 50) + 4 (et pour la fréquence maximale ) - pente positive ................... 4,43 105 Hz/V. Ce VCO est modulable sur l'octave avec une tension de + 2,3 V. Le dispositif étant moulé dans une résine sous forme de plaquette et à des fins de stabilité en température, la stabilité de l'ordre de + 10-4 n'est obtenue qu'après un temps nécessaire à la stabilisation d'environ 30 minutes. Sur la Fig.l, on voit en outre qu'on a disposé, de part et d'autre des deux transistors T1, T2, des étages adaptateurs à transistors, respectivement T3 - T5 et T4 - T6 de fa çon à obtenir des signaux S et S (c'est-à-dire des rythmes dd- phasés de 1800 ltun par rapport à l'autre), Les étages T3, T4 sont montés en "émetteur suiveur" et chacun commande un étage amplificateur qui fournit respectivement un signal compatible avec les circuits intégrés logiques qui font suite. Les valeurs des éléments composant ces étages adaptateurs et amplificateurs sont les suivantes T3 et T4 : transistors type 2N 1309 (Texas Instr.) T5et 56 : transistors type 2N 708 ( -d - ) R5, R6, R7, R8, R9, R10 : 1 k=t C3, C4 : 1000 pF. +U2 : : + 5 V. De plus, des éléments R11 = 5# et C5 = 4,7 NF branchés entre la ligne 1 et la masse, constituent une cellule de filtrage destinée à éliminer les parasites dans l'alimentation du VCO à partir de la masse. On voit aussi que l'invention permet de réaliser un dispositif ascillateur ne nécessitant pas d'alimentations spéciales pour fonctionner, mais utilisant deux tensions généralement disponibles dans tout appareil on circuit comportant des amplificateurs opérationnels et des circuits intégrés logiques. Ce dispositif trouve son utilité notamment dans tout système d'asservissement de phase nécessitant de couvrir une gamme de fréquences importante. La fréquence maximale d'oscillation obtenue étant ici de 4469 kHz, si ledit dispositif est associé à une chaîne de division comportant un nombre de bascule au moins egal à 22, il sera possible d'obtenir toute fréquence f désirée dans une gamme couvrant les fréquences prati quement de O Hz à la fréquence maximale d'oscillation, 4469 kHz. Ces fréquences sont obtenues, d'une part, au moyen de prises sur la chaîne de division C (voir fig.2) et, dlautreart, en faisant varier la tension continue de commande de l'oscilla- teur VCO, attaqué par l'amplificateur différentiel A recevant lui-même en B la tension d'asservissement, et en D une tension continue variable, de façon que la fréquence puisse varier dans un rapport 2, c'est-à-dire une octave. Un tel dispositif trouve son utilité notamment pour la réalisation d'une boucle d'asservissement de phase, qui, associée à un dispositif générateur de raie, par exemple celui décrit dans le brevet français n 72 15408, permet de constituer la synchronisation de rythme d'un synchronisateur primaire de télémesure PCM, dans lequel le choix de fréquences est très va rivé, Les valeurs des éléments mentionnés, correspondant à la fig.l, concernent le VCO réalisé pour une gamme de fréquences de 1831 kHz à 4469 kHz,- soit sur une octave de 2048 kHz à 4096 kHz. I1 est évident qu'il suffirait de changer les valeurs des éléments déterminant 1'oscillateur, pour faire fonctionner ce méme VCO à une fréquence différente (notamment inférieure) ou avec une pente différente. Ce dispositif, qui a une stabilité relativement excellente, est utilisé notamment dans le dispositif de synchronisation démodulation de télémesure PSK décrit dans le brevet fran çais n072 16867. I1 va de soi que le ode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le mod fier,notamment par substitution d'équivalents techniques, sans scrtir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Multivibrateur à transistors, de type npn, de circuit en soi connu dans son ensemble, comportant deux transistors dont la base de l'un est couplée par capacité au collecteur de l'autre et vice-versa, et dont la fréquence peut varier en faisant varier la tension appliquée sur la base de chacun par l'intermédiaire d'une résistance de valeur R, tandis que les collecteurs sont réunis chacun par une résistance de valeur r à un point à potentiel fixe déterminé-par rapport à celui (-6V par exemple s'il s'agit de transistors npn 2N 706) du point de jonction des émetteurs, caractérisé en ce que le rap33 4 port r/R est pris égal à # 10 % près, c étant c.m 100 la valeur de la susdite capacité en picofarads, la valeur de R étant, en outre, prise pour assurer un gain et une-stabilité satisfaisants, et de préférence égale à m x 6800 ohms, tandis qu'en meme temps, r est pris égal à m x 270 ohms, et c égal à pF, ces valeurs étant données à 5 % près, et avec l#m m S5. m 2. Dispositif permettant d'obtenir une oscillation de toute fréquence comprise éntre pratiquement 0 Hz et une certaihe fréquence maximale d'assez grande valeur, caractérisé en ce qu'il comporte un multivibrateur selon revendication 1, réglé pour pouvoir couvrir une octave de fréquences, alimentant une haine de division à bascules en nombre élevé, suffisant pour pouvoir extraire de la sortie d'une bascule correspondante la fréquence désirée inférieure ou égale à la fréquence maximale du multivibrateur. 3. Système d'asservissement de phase, comportant dans sa boucle d'asservissement un multivibrateur selon revendication - ou un dispositif selon revendication 2.