Brevet FR2444362A1 — publié le 19800711

Le système qui fait l'objet de l'invention s'intègre parmi les oscillateurs sinusoldaux basse fréquence à résistances et condensateurs du type a réaction". Certains oscillateurs de relaxation présentent. une fréquence de fonctionnement dont la valeur ne dépend essentiellement que d'une seule constante de temps. Bien que cette propriété soit d'un grand intérêt pratique quant à ses applications, il n'existe actuellement aucun oscillateur sinusoidal basse fréquence qui en bénéficie. En effet, leur structure conduit inévitablement à des fréquences d'oscillation dont la valeur est une fonction d'au moins deux constantes de temps ; si lton tient compte que chacune d'elles résulte du produit d'une résistance et d'une capacité, une bonne stabilité fréquentielle impose au minimum quatre composants étalons (quatre pour le pont de Wien et six pour le phase shift).Industriellement, cela se traduit par un coût relativement élevé, le rapport entre les prix des condensateurs de grande précision et du type grand public pouvant couramment atteindre une cinquantaine. En fait, d'une manière gé nérale, le minimum de composants étalons destinés à équiper un système à haute performance, constitue toujours un critere de qualité. C'est d'ailleurs ce premier critère que visent à satisfaire les générateurs de fonctions actuels : la plupart d'entre eux délivrent des "sinusoides de synthèse" résultant d'écretages partiels de formes d'onde triangulaires, obtenues par intégration de signaux carres issus d'un oscillateur de relaxation ; leur fréquence d'oscillation, alors imposée par l'oscillateur de relaxation, peut ainsi ne dépendre que d'une seule constante de temps.Toutefois, ce type de générateur, qui ne constitue pas à proprement parler un oscillateur sinusoldal, présente un taux de distorsion supérieur à celui obtenu par la génération directe de sinusoïdes. Les oscillateurs sinusoïdaux basse fréquence déjà existants sont tous d'ordre entier, et leur inconvénient majeur résulte de la forme méme de leurs frequences d'oscillation. En effet, celles-ci font toutes intervenir le produit d'au moins deux fréquences transitionnelles (relations I à 3) : il devient alors impossible d'accroître autant qu'on le désire, la contribution sur la fréquence d'oscillation de l'une quelconque de ces fréquences. Par exemple, pour les oscillateurs à réseau sélectif du type RC-CR, CR-RC, ou à pont de Wien, l'expression de la fréquence d'oscillation est donnée par la relation et et Wp désignant les fréquences de coupure de chacune des cellules i/R1C1 = I/RlCl et2 =i/R2C2). Quant aux oscillateurs à réseau déphaseur, la fréquence d'oscillation s'exprime par la relation dans le cas de l'oscillateur phase shift à cellules RC, et par pour l'oscillateur phase shift à cellules CR, en posant toujours W1 = l/RlCl, W2 = 1/R2C2 et W3 = I/R3C3. Le caractère particulier de l'oscillateur d'ordre 5/2 tient non seulement à son ordre, mais à la forme de sa fréquence d'oscillation. En désignant par Wl, W2 et 3 les fréquences transitionnelles de son réseau de réaction (fig.l), le calcul de sa fréquence d'oscillation conduit, en considérant Wl suffisamment grand devant 2 et wa, à une expression de la forme Wo = #1+2#2+#3. Cette relation fait apparaître un résultat remarquable, en ce sens qu'elle fait intervenir, non plus le produit des fréquences transitionnelles, mais leur somme à un facteur multiplicatif près, ce qui constitue le coeur de l'invention et exprime tant son principe que son intérêt pratique ; on conçoit en effet aisément qu'il devient possible avec ce type d'oscillateur, de minimiser à souhait la contribution des fréquences de coupure W2 et 3, en les choisissant aussi faibles que possible devant #1. Ainsi, le problème soulevé par les ordres entiers quant à la contribution d'une seule constante de temps sur la fréquence d'oscillation, se trouve avantageusement résolu par le choix de l'ordre 5/2. L'oscillateur sinusoïdal d'ordre 5/2, objet de cette demande de brevet, comprend comme organes essentiels un amplificateur non linéaire réalisé à partir d'un amplificateur opérationnel et d'un transistor à effet de champ, et un circuit de réaction d'ordre 5/2, résultant de la mise en cascade d'un filtre du demi-ordre à -3dB/Octave et de deux filtres passe-bas du premier ordre (fig.l). Ce dernier admet une réponse de la forme ou: B0 = &alpha;-1 R , 2 R' #1 = 1/R1C1 , W2 = 2/R'C2 et 3 = 2/5aRC pour a > 3. Le rapport constant a entre les résistances et les capacités de deux cellules consécutives est choisi en pratique supérieur ou égal à 2, afin de couvrir, avec un nombre raisonnable de cellules, un domaine de fréquences relativement important. La figure 2 donne le schéma de réalisation d'un oscillateur d'ordre 5/2, dont la fréquence d'oscillation est fixée approximativement à un peu plus de 1 KHz au moyen de la résistance ajustable de 22 K# et du condensateur de lOnE L'oscillateur présenté dans ce document peut etre utilisé avantageusement en Anetrologie électronique, industrielle ou de laboratoire, et notamment dans les standards de fréquences destinés à fournir des signaux sinusoïdaux à faible taux de distorsion. En fait, d'une maniere générale, son choix s'avère réaliser une solution remarquable dans les montages qui, pour des critères de performances, nécessitent un ou plusieurs oscillateurs pilotes basse fréquence, de grande stabilité fréquen tielle et à très faible génération d'harmoniques. REVENDICATIONS 1. Dispositif générant directement une oscillation sinusoïdale basse frE- quence, dont la période peut, moyennant certaines conditions, ne dépendre pratiquement que d'une seule résistance et d'un seul condensateur. Il est caractérisé par une fréquence d'oscillation qui résulte à une constante multiplicative près de la somme des fréquences transitionnelles du circuit de réaction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un ordre demientier d-u à l'utilisation d'un filtre passe-bas du demi-ordre, réalisé à partir d'un amplificateur opérationnel et d'un réseau de résistances et de capacités judicieusement calculé. Ce dernier fait d'ailleurs l'objet d'une application particulièrement intéressante dans les boucles à verrouillage de phase équipant les récepteurs F.M..