Brevet FR2368178A1 — publié le 19780512

La présente invention a pour objet un perfectionnement aux circuits de commande automatique de la fréquence d'un oscillateur comportant une boucle d'asservissement en phase dudit oscillateur dans laquelle 11 entrée de commande de l'oscillateur est reliée à une cellule de phase, et un dispositif de recherche permettant de faire balayer à ltoscillateur un certain intervalle de fréquences jusqu'à ce qu'il ait atteint une fréquence permettant à l'asservissement d'opérer si tel n'était pas le cas initialement. Les dispositifs de recherche connus utilisent un générateur autonome, généralement de signaux en dents de scie, un dispositif de déclenchement de la recherche et un dispositif d'arrêt de la recherche. L'invention a pour objet la simplification du dispositif de recherche par suppression du générateur autonome de signaux variables et du dispositif d'arrêt de la recherche après entrée en action de l'asservissement. Suivant l'invention, un circuit de commande automatique de fréquence du type sus-indiqué est caractérisé en ce que le générateur de la tension de recherche est constitué par une source de tension constante alimentant la boucle de manière à provoquer à l'entrée de la cellule la superposition d'une tension constante au signal d'erreur L'invention sera mieux comprise t d'autres caractéris- tiques apparattront à l'aide de la description ci-après, et des dessins sly rapportant sur lesquels :: - la figure .1 est un schéma illustrant le principe du circuit selon l'invention - la figure 2 est un diagramme de tensions relatif au fonctionnement du circuit de la figure 1 - la figure 3 est le schéma détaillé d'un circuit selon l'invention. Sur fa figure I, un oscillateur 1 à commande de fréquence par tension, alimcnte un comparateur de phase 2 dont la seconde entrée, 3 , reçoit la fréquence de référence F à laquelle la fréquence f de l'oscillateur doit être rendue égale. Le comparateur 2 a sa sortie reliée à une entrée d'un additionneur 4 dont la seconde entrée est alimentée par une source de tension constante, 9.. La sortie de l'additionneur -4 est reliée à l'entrée d'une cellule de phase comportant deux résistances 31 et 32 en série, dont la borne commune est repérée par le nombre 35, et un condensateur 33 inséré entre la masse et la seconde borne, 36 , de la résistance 32 La borne 35 constitue la sortie de la cellule de ~phase et est reliée à l'entrée de commande 8 de l'oscillateur 1.Comme il est connu une cellule de phase est utilisée pour ajuster le gain de la boucle en fonction de la fréquence da matière à assurer la stabilité de la boucle. Un interrupteur électronique 37 est ici inséré entre les deux armatures du condensateur et permet la décharge de celui-ci par application d'une impulsion sur l'entrée de commande Z de l'interrupteur. Dans le circuit suivant l'invention, la cellule de phase est en effet utilisée pour la production du signal de recherche, et l'interrupteur 37 est de préférence p#évu,dans le cadre de cette mesure, pour permettre d'effec-tuer des asservissements successifs dans des temps brefs On désignera par C la tension apparaissant sur la borne 35 de la cellule de phase. On supposera à titre d'exemple que la fréquence de l'oscillateur 1 croît avec la valeur algébrique de la tension C . L'intervalle de fréquences à obtenir de. fl'oscil- lateur étant compris entre f1 et f2 l , f2 supérieure à f1, l'oscillateur est réglé initialement de mamière à osciller sur une fréquence f0 inférieure à f1 pour une valeur nulle de la tension C. Désignant d'une manière générale par S(x# la valeur que doit avoir la tension C pour que l'oscillateur as.calle sur la fréquence x , la tension positive U fournie par la source 9 est prise supérieure à S(f2 > Le circuit est tel que le signal d'erreur fourni par le comparateur 2 puisselatteindre au moins la valeur U - Su~1) , ce résultat pouvant toujours être obtenu si nécessaire par une amplification du signal de sortie du comparateur. On a supposé ici qu'une telle amplification n'était pas nécessaire. Le circuit fonctionne comme suit : le condensateur 33 étant, s'il est chargé, initialement déchargé au moyen d'une impulsion appliquée sur l'entrée Z de l'interrupteur 37, le signal C en 35 est la somme de deux composantes. L'une provient de la tension U et croit de la valeur O vers la valeur U sensiblement exponentiellement et d'autant plus#exponentiellement que la valeur de la résistance 32 est faible devant celle de la résistance 31.L'autre composante provient du signal d'erreur fonction du déphasage ç fourni par le comparateur On rappellera que - en supposant le signal de référence modulé en fréquence, avec une fréquence de modulation croissante mais une excursion de crete constante nf - on désigne par bande de boucle la valeur de la fréquence de modulation à partir de laquelle l'excursion de fréquence de l'oscillateur asservi diminue continûment au dessous de t foc/2 , et qu'une boucle d'asservissement en phase ne peut pratiquement entrer en action que Si l'écart entre la fréquence initiale de l'oscillateur à asservir et la fréquence F qu'on veut lui impartir est inférieur à la bande de boucle En supposant que F - f est supérieur à la bande de o boucle P, le signal d'erreur est initialement un signal alternatif qui est intégré par la boucle d'asservissement et notamment par la cellule de phase, de sorte qu'entre l'instant initial t et l'instant t1 où la tension C atteint la valeur o S(F-P) , cette tension provient uniquement de la tension U le signal d'erreur intervient ensuite pour; en un temps s très court, de t1 à t2 , pendant lequel l'évolution de la tension C n'est pas représentée sur la figure, fixer la tension C à S(F). Sur la figure 2, on a représenté en-traits interrompus ltévo- lutin de la tension C à partir de t2 en l'absence d'asservissement, le signal d'erreur alternatif étant sans influence. La tension d'erreur à l'équilibre est négative et égale en valeur absolue à U-S(F). Aucun dispositif d'arrêt de la recherche n'est donc-nécessaire. Si F-f est inférieur à la bande de boucle,- ce qui suppose par suite des hypothèses faites que ~1-fO est inférieur à la bande de boucle, le signal de sortie provenant du comparateur se superpose immédiatement sur la borne 35 à la composante provenant de la tension U et le signal d'erreur à l'équilibre est voisin de U et de signe contraire. La fig#ure 3 donne un mode de réalisation détaillé d'un circuit de commande automatique de fréquence suivant l'invention. Comme dans beaucoup de tels circuits, l'asservissement de l'oscillateur doit avoir pour effet, ici, de rendre égale à la fréquence de référence, non pas la fréquence f de l'oscil- lateur mais une fréquence f' fonction de la fréquence f, et obtenue par exemple par transposition ou division de la fréquence f. On retrouve sur la figure 3 l'oscillateur1 1 -, suivi cette fois d'un dispositif 2 transformant la fréquence f en une fréquence f' fonction de f et éventuellement mettant en forme ce signal pour le transformer par exemple en un signal rectangulaire de meme fréquence f'. Le comparateur de phase 2 est ici du type à mélangeur à diodes, comportant, outre ses deux entrées recevant les signaux à comparer, soit la fréquence f' fournie par le dispositif 20 et la fréquence de référence F', une entrée~ auxiliaire 13 permettant de lui appliquer une tension V augmentant de cette valeur le signal d'erreur E fonction du déphasage ip .Le signal de sortie du mélangeur est de ce fait E+V , la tension V ayant pour objet de le placer dans la plage de fonctionnement correct d'un amplificateur différentiel opéra.tionnel 14 à l'entrée "+' duquel ce signal E+V est appliqué. Comme on le sait l'un des deux secondaires d'entrée d'un mélangeur à diode a son point milieu porté à un potentiel fixe. C'est à ce point milieu qu'est appliqué la tension de polarisation V. L'amplificateur 14 a un coefficient d'amplification g élevé en tension continue. Il est muni d'une cellule de contre-réaction constituée par un condensateur et une résistance insérés en série entre sa sortie et son entrée "-", et une seconde résistance par l'intermédiaire de laquelle la tension V - U/g est appliquée à cette entrée "-". La tension E peut aisément atteindre la valeur U/g g étant élevé, et on a supposé qu'il en est ainsi. L'amplificateur 14 est ainsi utilisé à la fois pour éliminer la tension V du signal de- sortie du comparateur et pour ajouter la tension U au signal d'erreur après amplification de celui-ci par l'amplificateur 14. La tension de polarisation V et la tension V-U/g sont fournies sur deux bornes d'un pont de résistances branché entre une source "+" et la massa. On a évidemment supposé ici U/g plus petit que V. La sortie de l'amplificateur différentiel 14 alimente une cellule de phase identique à celle de la figure 1 et dont les éléments sont désignés par les memes nombres que sur la figure 1. L'interrupteur électronique 37 permettant de décharger le condensateur 33 de la cellule de phase est constitué par un transistor n-p-n dont le collecteur est relié à la borne 36, l'émetteur à la masse et la base à la borne commune de deux résistances 38 et 39, l'autre borne de la résistance 39 étant à la masse, et l'autre borne de la résistance 38 constituant l'entrée Z dc l'interrupteur. Il est à remarquer en désignant par F la fréquence que doit avoir ltoscillateur 1 pour que le signal de sortie du circuit 20 ait une fréquence égale à la fréquence F' de la référence appliquée en 3 sur le comparateur 2 , et par f0, f1 et f2 les mêmes fréquences que dans la description des fréquences de la figure 1, que si F est effectivement telle que F soit compris entre f1 et f2 l'asservissement doit normalement s'opérer. I1 est cependant utile de le vérifier pour le cas d'accidents imprévus et en particulier pour le cas ou la référence F' aurait une valeur anormale par exemple. Si l'on se reporte aux explications données pour les circuits de la figure 1, il apparaît qu si l'asservissement ne s'opère pas la tension sur la borne 35 et également sur la borne 36 de la cellule de phase atteindra asymptotiquement la valeur U. Une tension de référence W est choisie supérieure à S(~2) et inférieure à U. La tension C de la borne 35 est appliquée l'entrée "-" d'un comparateur 41 à l'entrée "+" duquel e-st appliquée la tension W. Le comparateur 41 peut en principe suffire pour vérifier que l'asservissement a lieu; il est toutefois préférable de vérifier également que la tension C n'est pas une tension nulle, ce qui indiquerait un accident technique. A cet effet, la tension C est également appliquée à l'entrée "+" d'un autre comparateur 43, recevant sur son entrée "-" une tension de référence W' positive et inférieure à s(fl). Les tensions W et W' sont respectivement fournies aux comparateurs 41 et 43 par deux bornes d'un pont de résistances. branché entre une source "+" de valeur W0 et la masse. Entre cette même source et la masse sont branchés en série une résistance 61 et un condensateur 62 constituant un intégrateur. Les comparateurs 41 à 43 sont respectivement suivis de deux diodes 42 et 44 qui leurs sont reliées par leurs cathodes et dont les anodes sont reliées à la borne 45 commune à la résistance 61 et au condensateur 52. La borne 45 est reliée à l'entrée + d'un troisième comparateur 49 dont l'entrée "-" reçoit la tension W. Tous ces comparateurs fournissent un signal positif déterminé lorsque le signal appliqué sur leur entrée "+1? dépasse celui qui est appliqué sur leur entrée - et un signal nul dans le cas contraire. La tension W fournie par la source positive alimen o tant l'intégrateur 61-62 est prise supérieure à W. Lorsque la tension C est comprise dans l'intervalle de W' à W , les comparateurs 41 et 43 fournissent des signaux positifs suffisamment élevés pour bloquer les diodes 42 et 44 ; la tension sur la sortie 45 de l'intégrateur 61-62 ne peut donc diminuer. Lorsque la tension C est inférieure à W' , la diode 44 est débloquée et le comparateur 43 décharge le condensateur 62 dans son impédance de sortie. Lorsque la tension C est supérieure à W la diode 42 est débloquée et le comparateur 41 décharge le condensateur 62 dans son impédance de sortie. La constante de temps à la charge de l'intégrateur 61-62 est prise suffisamment élevée pour que la tension intégrée ne puisse dépasser W avant l'instant où la tension C, en l'absence d'asservissement, dépasserait S(~2). L'apparition d'un signal positif sur la sortie 50 indique donc que l'asservissement opère. La constante de temps à la décharge est très faible afin que soit décelée rapidement une perte d'asservissement. La sortie 50 peut actionner un appareil indicateur ou un automatisme quelconque. On remarquera d'autre part que le signal de sortie du comparateur 41 passe d'une valeur positive à une valeur nulle lorsque l'asservissement ne s'est pas opéré, sans qu'un incident technique ait empêché la tension en C d'atteindre la valeur U. . On peut utiliser un basculeur monostable 70 dont l'entrée, sensible aux fronts descendants du signal qui lui est appliqué, est reliée à la sortie du comparateur 41 pour fournir une impulsion positive de reprise de recherche, appliquée sur l'entrée Z de l'i.nter- rupteur 37 par l'intermédiaire d'une porte OU 51 dont la seconde entrée reçoit les impulsions d'initialisation. On remarquera que dans ce circuit de vérification de l'asservissement, on peut utiliser la tension sur la borne 36 aussi bien que la tension sur la borne 35 ; ces deux tensions étant peu différentes et étant égales pour une valeur statique de la tension sur l'entrée de la cellule de phase. Outre son entrée de commande 8 ltoscillateur 1 comporte une entrée décommande auxiliaire 10 permettant de faire- varier la fréquence f qutil fournit pour une o tension nulle en 35. Ceci permet lorsque le circuit 20 comporte un dispositif de transposition de fréquence fournissant deux fréquences de sortie d'éliminer la possibilité d'un asservissement sur la fréquence non désirée lorsque celle-ci est inférieure à la fréquence désirée. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté. L'adaptation des circuits dans le cas où la fréquence de l'oscillateur 1 décroît avec la valeur de la tension positive appliquée sur son entrée de commande 8##est à la portée de l'homme de l'art. Dans ce cas évidemment f est pris supérieur et non plus inférieur à la gamme des fréquences que doit couvrir ltoscillateur. De même l'invention s' applique dans le cas où l'oscîilateur fonctionne avec une tension en 35 négative, U étant alors négatif et f étant alors pris au dessous o ou au dessus de la gamme de fréquences à couvrir suivant le sens de la variation de f avec la valeur absolue de la tension en 35 Bien évidemment la cellule de phase peut être du type dans lequel le condensateur est, en série avec une des résistances de la cellule, inséré entre une entrée et la sortie d'un amplificateur opérationnel. REVENDICATIONS 1. Circuit de commande automatique de la fréquence d'un oscillateur comportant une boucle d'asservissement en phase dudit oscillateur dans laquelle l'entrée de commande de l'oscillateur est reliée è une cellule de phase, et un dispositif de recherche permettant de faire balayer à ltoscillateur un certain intervalle de fréquence jusqutà ce qu'il ait atteint une fréquence permettant à l'asservissement d'opérer si tel n'était pas le cas initialement, caractérisé en ce que le générateur de la tension de recherche est constitué par une source de tension constante alimentant la boucle de manière à provoquer à l'entrée de la cellule de phase la superpo#sition d'une tension constante U au signal d'erreur. 2. Circuit de commande automa-tique de fréquence suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de recherche comporte un dispositif de décharge du condensateur de la cellule de phase. 3. Circuit de commande automatique de fréquence suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que ledit dispositif de décharge est constitué par un interrupteur électronique branché entre les deux armatures dudit condensateur. 4. Circuit de commande automatique de fréquence suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de vérification du fonctionnement de l'asservissement comportant au moins un comparateur, dont une entrée est reliée à une borne de la cellule de phase et dont l'autre entrée reçoit une tension de référence W voisine de U et inférieure à U en valeur absolue. 5. Circuit de commande automatique de fréquence suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit de vérification cumporte un second comparateur permettant avec le premier de vérifier que la tension d'une borne de la cellule de phase -est comprise entre deux valeurs fixes W' et W , avec O |W| lescomparateurs alimentant un meme circuit fournissant un signal de polarité donnée lorsque l'évolution de cette tension indique que l'asservis sement opère effectivement. 6. Circuit de commande automatique de fréquence suivant la revendication 4 , caractérisé par une voie de transmission entre la sortie du comparateur recevant la tension de référence W et l'entrée de commande dudit dispositif de décharge de manière à provoquer la décharge du condensateur de la cellule de phase lorsque le signal de sortie du comparateur indique que la tension de sortie de ladite borne de cellule de phase excède W en valeur absolue. 7. Générateur de fréquence comportant au moins un circuit de commande automatique de fréquence suivant l'une des revendications précédentes.