Brevet FR2281002A1 — publié le 19760227

La présente invention a pour objet un dispositif d'asservissement en fréquence et en phase d'un oscillateur utilisant une boucle de réaction en phase classique dans laquelle le signal d'erreur est donné par un détecteur de phase fournissant un signal fonction linéaire du déphasage entre ses signaux d'entrée. De tels dispositifs d'asservissement présentent l'avantage d'une plage de capture relativement importante et d'une bonne vitesse de capture mais ne permettent qu'unie précision et qu'une stabilité limitée, puisque celles-ci dépendent du gain de la boucle qui est forcément limité. On connut d'autre part des dispositifs d'asservissement digitaux plus ou moins complexes, de précision très grande, le signal d'erreur étant nl" ou llo" suivant le sens de l'erreur de phase relative, mais qui nécessitent une constante de temps d t inté- gration de valeur élevée dans la boucle d'asservissement d'où une faible vitesse de capture. Le dispositif d'asservissement suivant l'invention utilise, outre une boucle de réaction classique à comparaison de phase du type sus-indiqué, réalisant rapidement l'asservissement en fréquence ce avec un écart de phase résiduel, une boucle digitale pouvant être extrêmement simple puisqu'elle n'opère que sur l'écart de phase résiduel, quelle aura pour rôle de réduire à une valeur quasi nulle. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et de la figure s'y rapportant qui est - un dispositif d'asservissement suivant l'invention. On a supposé sur la figure qutun oscillateur 1 devait être asservi en fréquence à un multiple de la fréquence d'un signal de référence appliqué sur entrée 2 du circuit, l'asservissement devant également avoir lieu en phase, c'est-à-dire que les phases "O" du signal de référence devront coîncider avec des phases "on du signal de ltoscillateur. A cet effet le signal de sortie de l'oscillateur i est relié à un amplificateur-limiteur 12 le transformant en signal rectangulaire, cet amplificateur étant suivi d'un diviseur de fréquence 3 fournissant une impulsion I coincidant avec le front avant du premier cycle de chaque série de n cycles successifs de son signal d'entrée ces impulsions I étant appliquées à l'entrée d'échantillonnage d'un échantillonneur-bloqueur 4 constituant le détecteur de phase de la boucle d'asservissement principale. Afin de limiter la bande passante et d'augmenter ainsi la plage et la vitesse de capture, le signal de référence est de préférence appliqué sur l'entrée du signal de l'échantillonneur 4 sous forme d'un signal trapézoldal. La transformation est effectuée par un amplificateur-limiteur 5, de gain moins élevé et de seuil plus élevé que l'amplificateur-limiteur 2. Le signal de sortie de l'échantillonneur 4 est appliqué à entrée d'un amplificateur 7, l'autre borne du condensateur étant à la masse. Le signal de sortie de l'amplificateur est appliqué à l'entrée de commande de l'oscillateur 1. La boucle décrite est classique et comme il est connu réalise l'asservissement en fréquence si la fréquence de l'oscillateur 1 est dans la plage de capture, mais cet asservissement en fréquence laisse subsister un écart de phase résiduel d'autant plus élevé que la fréquence initiale de l'oscillateur était plus éloignée du produit par n de la fréquence de référence. En vue de la mise en oeuvre de l'invention, le signal de sortie de l'amplificateur 7 est appliqué à l'entrée de commande de l'oscillateur par l'intermédiaire d'un additionneur 8. La seconde boucle d'asservissement destinée à réduire à une valeur négligeable l'écart de phase est très simple. Elle est constituée essentiellement par un basculeur 9, du type D, comportant donc une entrée d'horloge H sensible aux fronts avant du signal rectangulaire à la fréquence du signal de référence fourni par un amplificateur-limiteur de gain élevé 10, alimenté par l'en trée 2.Le basculeur enregistre aux instants t marquant le début n d'un cycle de signal de référence la phase O à 1 3U la phase 0 à -* du signal à asservir en prenant l'état "1" dans le premier cas (signal d'entrée positif) pour lequel il fournit un signal de sortie positif et l'état 0 dans le second cas (signal d'entrée négatif) pour lequel il fournit un signal de sortie négatif, cette indication ayant une valeur certaine puisque la boucle d'asservissement classique asservit en fréquence le signal de ltoscillateur 1, avec un écart de phase résiduel inférieur à x en valeur absolue. Le signal de sortie du basculeur 9 est intégré dans un intégrateur à résistance et capacité 11, à constante de temps élevée, dont le signal de sortie est appliqué sur la seconde entrée de l'additionneur 8. Le régime de fonctionnement final qui s'établit est le suivant : la phase du signal fournie par l'oscillateur 1 oscille de part et d'autre de la phase désirée, mais par un choix correct de la constante de temps de l'intégrateur 11, l'amplitude de cette oscillation de phase peut-être rendue pratiquement indécelable. Bien entendu le dispositif suivant l'invention est utilisable si l'oscillateur doit-être asservi sur la fréquence même du signal de référence, le diviseur étant alors supprimé, l'échantil- lonnage se faisant sur les fronts avant du signal rectangulaire fourni par l'amplificateur-limiteur 2; Enfin l'oscillateur 1 peut-être un oscillateur fournissant directement des signaux rectangulaires, et le signal de référence peut-être un signal rectangulaire. Le dispositif est utilisable dans une gamme de fréquences allant jusqu'à quelques Mégahertz. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'asservissement en fréquence et en phase d'un oscillateur sur un signal de référence de fréquence F, fourni sur une entrée de référence, l'asservissement en fréquence devant être fait sur la fréquence nF, n entier positif égal ou supérieur à 1, ledit dispositif comportant une boucle d'asservissement constituée par un détecteur de phase fournissant un signal de sortie fonction sensiblement linéaire de l'écart de phase entre le signal de référence et le signal de comparaison obtenu par division de fréquence par n du signal dudit oscillateur, ledit signal de sortie du détecteur de phase étant appliqué à l'entrée de commande de ltoscillateur, caractérisé en ce que ledit dispositif d'asservissement comporte une boucle d'asservissement auxiliaire fournissant deux signaux de polarité différente suivant que la phase O du signal de l'oscillateur avance ou retarde sur la phase 0 la plus voisine du signal de référence, lesdits signaux étant intégrés et également appliqués à l'entrée de commande de l'oscillateur. 2. Dispositif d'asservissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur de phase est constitué par un échantillonneur-bloqueur recevant le signal de référence et échantillonné par des impulsions correspondant à la phase 0 dudit signal de comparaison. 3. Dispositif d'asservissement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit signal de référence est appliqué audit échantillonneur par l'intermédiaire d'un dispositif lui donnant une forme trapézoldale. 4. Dispositif d'asservissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle auxiliaire est constituée par un basculeur de type D, dont l'entrée d'horloge est couplée à l'entrée de référence de manière à répondre à la phase 0 du signal de référence et dont l'entrée du signal est couplé à la sortie de l'oscil- lateur, ce basculeur étant suivi d'un intégrateur.