Brevet FR2375758A1 — publié le 19780721

ta présente invention concerne un oscillateur éta#lon, cons titue'#par une boucle de réaction comportant au moins un circuit déphaseur à gain constant et à déphasage réglable et dépendant de la fréquence des oscillations, et un amplificateur de base à déphasage nul ou de 1800 et à gain constant, la fonction globale-de transfert obtenue étant telle qu'on ait simultanément un gain glo bal unit'e,-#-et-un déphasage global nul QU multiple entier de 3600. On cijnnait actuellement dés oscillateurs utilisant des circuits déphaseurs gain constant engendrant des oscillations auto entretenues. Ces -oscillateurs pallient les inconvénients que présentent les oscillateurs utilisant des circuits déphaseurs à gain variable conformes à celui qui est décrit dans le rapport dappli- cation n0#42 -de la Société "Texas Instruments France", dans les quels notamment le degré de contrôle de l'asservissement du niveau de sortie varie avec la fréquence recherchée. ~Cependant, certains de ces oscillateurs à gain constant, tels que celui qui fait l'objet de la#demande de brevet Français n0 2 017 210 déposée le 1.9.1969 par la Société N,V, Philips Gloeiîampenfabrieken", ne comportent pas de résistance variable dont une borne est reliée à la masse, ce qui constitue un inco n- vénient.important-pour la commande précise et- facile par résistance variable, celle-ci étant avantageusement constituée par la ré distance de conduction d'un transistor à effet de champ. Un oscillateur,utilisant deux circuits déphaseurs à gain constant dont l'un au moins introduit un déphasage réglable et dépendant de la fréquence des oscillations, et comportant une résistance variable dont une borne est# reliée à la masse, est décrit dans la demande-de brevet Français n0 2 006 225 déposée le 27.2.1969 par la Société "International Business Machines Corporation".Cet oscillateur présente cependant, en vue de certains usages, les défauts suivants - Le déphasage introduit par chacun des circuits déphaseurs dépend de la fréquence, ce qui interdit de- fixer à 900 par exemple le déphasage de l'un des circuits déphaseurs et, par conséquent, de pouvoir engendrer, quelle que soit la fréquence, les différentes fonctions trigonométriques telles quesin (W t + 6), où West la pulsation des oscillations, t le temps et @ un angle de déphasa ge choisi et constant. - Ses circuits déphaseurs sont constitués chacun par un amptifica- teur différentiel. Ils ont une pression insuffisante. - la détermination de la fréquence des oscillations dépend des caractéristiques de deux condensateurs. - La plage de réglage de fréquence reste relativement étroite. - Enfin et surtout, le fait que le gain global soit réglé à une valeur légèrement supérieure à l'unité pour que les oscillations puissent être engendrées, et-qu'un système à diodes écrète le signal pour en limiter le niveau, introduit une distorsion du signal dont la forme ss'écarte très sensiblement de la forme sinu sotdale. Le but de la présente invention est de réaliser un oscillateur, engendrant des oscillations sinusoTdales pures à niveau constant, à fréquence stable et réglable sur une large gamme, et susceptible de délivrer deux signaux en quadrature de phase quelle que soit la fréquence, de manière à permettre la reconstitution des différentes fonctions trigonométriques. En outre, la stabilité d'un seul condensateur intervient dans la détermination de la fréquence des oscillations engendrées par ltoscillateur de l'invention. L'oseillateur de la présente invention se distingue essentiellement des oscillateurs connus par le fait que sa boucle de réaction comprend au moins un premier circuit déphaseur ayant un gain et un déphasage constants indépendants de la fréquence des oscillations, en série avec au moins un deuxième circuit déphaseur ayant un gain constant indépendant de la fréquence et un déphasage réglable et dépendant de la fréquence, par le fait que les gains des circuits déphaseurs et de l'amplificateur de base sont choisis de façon à avoir, par construction, un gain global unité, et par le fait que le déphasage d'un des deuxièmes circuits déphaseurs est réglé de façon qu a la fréquence des oscillations recherchées, la somme algébrique des déphasages des circuits déphaseurs et de l'amplificateur de base soit nulle ou multiple entier de 3600. ta précision obtenue sur l'angle de déphasage entre deux tensions de sortie délivrées par l'oscillateur de l'invention dans son mode de réalisation préférentiel atteint la valeurdc-l0#5radians.# D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous à titre d'exemple en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est un schéma de montage d'un oscillateur conforme à l'invention. - La figure 2 est un schéma d'un générateur de tension déphasée quelconque à partir des deux tensions en quadrature de phase délivrées par un oscillateur conforme à la présente invention L'oscillateur étalon de la présente invention est constitué par une boucle de réaction 1 comportant au moins un circuit déphaseur 2, 3 à gain constant et un amplificateur de base 4 à déphasage nul ou de 1800 et à gain constant.Cet oscillateur engendre des oscillations auto entretenues, de sorte que la fonction globale de transfert obtenue est telle qu'on ait simultanément un gain global unité et un déphasage global nul ou multiple entier de 3600. Le premier circuit déphaseur 2 a un gain G2 et un déphasage# T constants indépendants de la fréquence. Un tel déphaseur peut notamment être construit conformément à l'enseignement de la demande de brevet déposée le meme jour par la Demanderesse et ayant pour titre "Déphaseur étalon à gain constant et phase asser vie". Le réglage de l'angle # de déphasage introduit dans la boucle 1 par ce déphaseur 2 est obtenu par injection, sur le circuit d'asservissement de phase 2a du déphaseur 2, d'une tension de consigne U(#).Conformément à la demande de brevet citée, la ten sion u(#) est nulle si l'angle r choisi vaut#/2 radians. La boule de réaction I comprend, en série avec le premier circuit déphaseur 2, au moins-un deuxième circuit déphaseur 3 ayant un gain G3 constant indépendant de la fréquence et un déphasage # (f) réglable et dépendant de la fréquence f des oscillations. Chacun de ces deuxièmes circuits déphaseurs 3 peut castre construit comme le premier circuit déphaseur 2 non équipé de son circuit d'asservissement de phase 2a.Le réglage de la phase # (f) de chacun de ces-seconds circuits de déphasage 3 s'effectue, de façon connue en soi, et exposée dans la demande de brevet ci-dessus mentionnée et déposée par la Demanderesse, en agissant, au moyen d'une tension de consigne U (f), sur la valeur de l'impédance du réseau dtimpédanc.es de ces circuits de déphasage 3. Les gains des circuits déphaseurs 2, 3etdel1amplificateur 4 sont choisis de façon à avoir par construction un gain global unité G . Ceci peut notamment entre réalisé en utilisant les circuits déphaseurs donnés ci-dessus à titre d'exemple et un amplificateur de base 4 dont le gain G4 à tout instant est G 1 G4 2 G2 3 G3 G2 x G3 Le déphasage b (f) d'un des deuxièmes circuits déphaseurs 3 est réglé de façon qu'à la fréquence f des oscillations recher chées, la somme algébrique des déphasage dS (f),#, et O ou 1800, respectivement, des circuits déphaseurs 2, 3,et de l'amplificateur de base 4, soit nulle ou multiple entier de 3600. L'oscillateur comporte de préférence un dispositif 4a de redressement, de filtrage, de comparaison à une tension de référence et d'intégration, destiné à commander son asservissement. Ce dispositif 4a, connu en soi, fournit 11 intégrale M(ES)-Us d'un signal drerreur M(E5)-U5 de la tension sinusoldale de sortie Es de l'oscillateur par rapport au niveau Us souhaité pour cette tension de sortie Es, M(Es) étant l'amplitude de la tension E5. Un dispositif de contrôle de gain 5 est introduit dans la boucle 1 de réaction de l'oscillateur à un endroit où il est susceptible de modifier le gain global unité G de cette boucle 1. L1 intégrale M(ES)-Us du signal d'erreur M(E5)-u5 est appliquée à la#borne K de commande du dispositif 5 de centrale de gain, de façon que toute modification transitoire du gain global unité G ait tendance à ramener le niveau M(Es) de la tension de sortie X à sa valeur souhaitée Us. Le dispositif de contrôle de gain 5 est avantageusement constitué par un transistor à effet de champ dont la résistance de conduction est introduite en série dans la boucle de contre réaction 6 de l'amplificateur de base 4. En utilisant les circuits déphaseurs conformes à llensei- gnement de la demande de brevet ci-dessus mentionnée et déposée par la Demanderesse, les circuits déphaseurs 2, 3 et l1amplifica- teur 4 ont chacun un gain unité en l'absence de signal d'erreur M(E5)-U5. Si l'amplificateur de base 4 introduit un déphasage de 1800, l'utilisation d'un seul premier 2 et d'tm seul second 3 circuits déphaseurs implique l'égalité (f) +?k 1800 à la fréquence f des oscillations recherchées. Il est préférable, de manière à réduire le temps de réponse dufiltre incorporé au dispositif 4a de commande d'asservissement, sans pour autant introduire une distorsion de 11 onde sinusotdale Es, par la présence d'un résidu de filtrage, d'injecter les tensions en amont et en aval d'un circuit déphaseur 2 à l'entrée du dispositif 4a,- de manière que ce dispositif 4a de commande d'asservissement redresse séparément les alternances positives et négatives de chacune des deux tensions injectées. L'oscillateur, dans sa forme de réalisation préférée utilisant deux circuits déphaseurs 2, 3, conformes à la demande de brevet ci-dessus mentionnée, et dont l'un 2 est asservi de manière à introduire un déphasage g = 1r indépendant de la fréquence, délivre deux tensions en quadrature de phase telles que, par exemple, Es = M(E5) x Sin Wt et Es# = Es# = M (ES) x Sin (#t + #) 2 2 = M(Es) x COS W t Si les tensions Es et Es #/2 sont appliquées (figure 2) s nt appl#quées (figure 2) à deux résistances d'entrée R1 et R2 d'un amplificateur 7 de gain unité, branché en additionneur, et comportant une résistance de réaction R3 ces résistances étant telles que R1 R3 ét Cos e R2 = R3 ,la tension de sortie Es# de l'amplificateur 7 a la Sin @ forme Es@ = M (Es) X Sin (#t + @),et présente autrement dit un déphasage choisi et donné G par rapport à la tension de sortie Es. L'oscillateur de la présente invention peut ainsiréaliserun générateur deréseaux de tensions et de réseaux de courants alternatifs polyphasés à onde sinusoïdalepure et à amplitude et fréquence réglables indépendamment l'une de l'autre, les déphasages étant réglables aussi bien entre les différentes phases d'un même réseau polyphasé qu'entre un réseau polyphasé de tensions et un réseau polyphasé de courants. Il est du reste bien#entendu que le mode de réalisation décrit ci-dessus a été donné à titre d'exemple et que des modifications accessibles à l'homme de l'art peuvent y être apportées sans qu'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Oscillateur étalon auto-entretenu, du type à circuit déphaseur délivrant des tensions polyphasées équilibrées, constitué par-une boucle de réaction, comportant au moins un premier circuit déphaseur à gain constant, au moins un second circuit déphaseur à gain constant et à déphasage réglable et dépendant de la fréquence des oscillations et un amplificateur de base à déphasage nul ou de 180 et à gain constant, la fonction globale de transfert obtenue étant telle qu'à la fréquence recherchée des oscillations on ait simultanément un gain global unité et un déphasage global nul ou multiple entier de 3600, caractérisé en ce que les gains G 2 et G 3 desdits premiers circuits déphaseur 2 et second circuit déphaseur 3 sont intrinséquement constants et indépendants de la fréquence des oscillations, sans avoir recours à un asservissement et en ce que le déphasage introduit par ledit premier circuit déphaseur 2 est maintenu constant et indépendant de la fréquence par un asservissement. 2.- Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits déphaseurs 2, 3 et l'amplificateur 4 de base ont chacun un gain unité en l'absence de signal d'erreur. 3.- Oscillateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amplificateur de base 4 a un déphaseur de 180V et en ce qu'il nty a qu'un seul premier circuit déphaseur 2 et qu'un seul deuxième circuit déphaseur 3, de façon à amener le déphasage (f) du deuxième circuit déphaseur 3 à être le supplément a 1800 de celui du premier circuit'déphaseur 2 à la fréquence f des oscillations recherchiées. 4.- Oscillateur selon la revendication 3 caractérisé en ce que le déphasage constant du premier circuit déphaseur 2 est égal à 900. 5.- Application de l'oscillateur selon l'une-quelconque-des revendications précédentes à la réalisation d'un générateur de réseaux de tensions et de réseaux de courants alternatifs polyphasés à onde sinusoidale pure, et à amplitude et fréquence rêglable indépendamment l'une de l'autre, les déphasages étant réglables aussi bien-entre les différentes phases d'un même réseau polyphasé qu'entre un réseau polyphasé de tensions et un réseau polyphasé de courants ;