Brevet FR2446564A1 — publié le 19800808

L'invention concerne un oscillateur susceptible d'être raccordé à une tension continue oscillateur comportant un condensateur chargé par une source de courant et relié à une entrée d'un comparateur pour agir sur la fréquence des oscillations. Lorsque de tels oscillateurs sont raccordés à une tension de service subissant des fluctuations trop importantes, il en résulte fréquemment des variations indésirables de la fréquence des oscillations. L'invention a pour but d'éviter cet inconvénient et concerne à cet effet un oscillateur du type ci-dessus caractérisé en ce que, pour obtenir une fréquence des oscillations sensiblement indépendante des fluctuations de la tension de service, une source de tension fournissant un courant fonction de la valeur de la tension de service est reliée au condensateur pendant le temps de charge de ce condensateur. Par rapport aux réalisations connues, l'oscillateur conforme à l'invention a pour avantage que les variations de la fréquence des oscillations en fonction des variations de la tension de service sont fortement réduites aved des moyens simples. Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements de l'oscillateur conforme à l'invention. Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'autre entrée du comparateur est reliée de façon en soi connue à la prise d'un diviseur de tension branché sur la tension de service et en ce que la source de courant comporte un transistor dont I'émetteur est relié par l'intermédiaire d'une résistance à l'un des pales de la source de tension de service et dont le collecteur est relié au condensateur, la base de ce transistor fournissant, pendant le temps de charge du condensateur, une tension commandant le transistor dans l'état conducteur. Ce mode de réalisation convient particulièrement pour obtenir un oscillateur dont la fréquence est dans une large mesure constante, en utilisant un circuit intégré connu (Raytheon 4151), la tension de référence Ui du comparateur pouvant être formée de façon simple à partir de la tension de service au moyen d'un diviseur de tension. Dans le cas d'application prévu, la fréquence de sortie doit 8trie propor tionnelle au rapport du diviseur de tension. mais indépendante de la tension de service On obtient ainsi un autre avantage en ce qu'une compensation de température éventuellement nécessaire, par exemple lorsque le montage est utilisé dans un véhicule automobile muni d'un moteur à combustion interne en étant ainsi exposé aux fluctuations importantes de la température ambiante, peut être effectuée au moyen de résistances appropriées.Le composant mentionné précédemment est disponible pour des gammes de températures différentes sous les désignations RM 4151, RV 4151 ou RC 4151. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le condensateur peut être relié alternativement de façon en soi connue à une première source de courant et à une seconde source de coursant de polarité opposée et en ce qu'un transformateur de blocage est couplé avec la sortie de l'oscillateur, 1 'enrou- lement primaire de ce transformateur étant relié par une borne à l'un des pales de la source de tension de service et par son autre borne à la masse par l'intermédiaire de la fonction collecteur-émetteur d'un transistor commandé dans l'état conducteur pendant le temps de passage du courant de la première source de courant, en ce qu'on utilise pour brancher la premiére source de courant un signal fonction de la valeur du signal de sortie du transformateur de blocage, et en ce que le condensateur est relié à la source de tension de service par l'intermédiaire d'un commutateur et d'une résistance. On peut ainsi obtenir de façon simple une fréquence d'oscillation à peu près constante du transformateur de blocage. Ce mode de réalisation peut être construit de façon particulièrement simple en utilisant le circuit intégré connu TL 497 de Texas Instruments. I1 a alors pour avantage que son domaine de fonctionnement commence pour une tension de service relativement basse, c'est-à-dire pour une tension de 4,5 volts. Un autre avantage consiste dans la mise en oeuvre extrêmement réduite: de composants supplémentaires : Dans l'exemple de réalisation considéré, les composants supplémentaires nécessaires par rapport au montage connu avec transformateur de blocage se limitent à une résistance et à deux diodes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant trois exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente un premier exemple de réalisation de montage oscillateur - la figure 2 représente un second exemple de réalisation de montage oscillateur de fonctionnement similaire - la figure 3 représente un exemple de réalisation de montage oscillateur avec un transformateur de blocage. Dans les exemples de réalisation suivant la figure 1 et la figure 2, le composant intégré 4151, déjà mentionné précédemment, est affecté de la référence numérique 1. Le circuit de principe connu de ce composant est dessiné sur la figure 1. Ce composant 1 est simplement indiqué par un rectangle sur la figure 2. Les bornes de connexion du composant 1 sont affectées de références numériques. La borne 3 constitue la sortie du circuit, la borne 4 est reliée à la masse et la borne 5 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance R1 au pôle positif de la source de tension de service UB et, par l'intermédiaire d'un condensateur Cl, à la masse. Le montage en parallèle d'une résistance R2 et d'un condensateur C2 est branché entre la borne 6 et la masse.La borne 7 est reliée à la prise d'un diviseur de tension R3, R4 branché entre le pôle positif de la source de tension de service et la masse. La borne 8 est reliée au pôle positif de la source de tension de service. Les bornes 1 et 2 ne sont pas utilisées ; elles sont reliées à la masse, chaque fois par l'intermédiaire d'une résistance R5, R6, pour éviter les perturbations éventuelles. La résistance R4 peut être variable en fonction d'une grandeur physique. L'ensemble R1, C1 détermine la durée des impulsions fournies par le montage à la sortie 3. Le potentiel au repos de la sortie 3 est un potentiel élevé. Pendant les impulsions de sortie, dont la longueur est désignée par to, le potentiel s'abaisse à une valeur plus faible à la sortie 3. L'ensemble R2, C2 est déterminant pour la fréquence de sortie du montage, conjointement avec to. La borne 7 est reliée intérieurement à une entrée d'un comparateur dont l'autre entrée est reliée à la borne 6. Ce comparateur détermine ainsi quand la tension agissant sur le condensateur C2 dépasse une valeur prédéterminée ou s'abaisse au-dessous de cette valeur. Lors du dépassement de la valeur Ui fixée par le diviseur de tension R3, R4, le signal de sortie Ua à la borne 3 prend une valeur élevée et bloque un transistor T1.Lors de l'abaissement au-dessous de cette valeur, le signal de sortie Ua prend une faible valeur et rend le transistor T1 conducteur. Un diviseur de tension R7, R8 est alors branché entre la borne 3 et le pôle positif de la source de tension de service Ub, la prise de ce diviseur de tension étant reliée à l'entrée positive d'un comparateur 10. Une résistance R9 est branchée entre l'émetteur du transistor pnp T1 et le pôle positif de la source de tension de service. Cet émetteur est en outre relié à l'entrée négative du comparateur 10. Le collecteur du transistor T1 est relié à la borne 6. Le courant fourni par le collecteur est désigné par I. Le comparateur 10 sert, conjointement avec le diviseur de tension R7, R8 ainsi qu'avec T1 et R9, à brancher de la façon indiquée et à couper le courant I. Lorsque le transistor T1 est bloqué, le condensateur C2 se décharge par l'intermédiaire de la résistance R2 La tension Ui fournie à la borne 7 par les résistances R3, R4 n'est pas constante, mais varie lorsque la tension de service Ub varie. Cependant, lorsque la tension de service Ub varie2 le courant passant dans le transistor T1 varie également, ce qui assure une compensation des variations de fréquence du montage provoquées par les variations de tension à la borne 7. Si l'on désignepar Ui la tension à la borne 7 et si le transistor T1 fournissait un courant indépendant de la tension, la fréquence des oscillations du montage serait proportionnelle à Ui/(to.R2.I). Etant donné que le courant fourni par le transistor T1 est fonction de la tension suivant la formule I = R7 ' Ub/((R7 + R8).R9), la fréquence des oscillations est indépendante de la tension de service car Ui et I sont proportionnels à cette tension de service. Sur la figure 2, on a représenté uniquement la partie du circuit correspondant aux bornes 3 et 6. Les autres bornes sont branchées exactement comme représenté sur la figure 1. Le transistor est alors désigné par T2. La résistance de base de ce transistor est encore désignée par R9. La base du transistor T2 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance R10, à la borne 3 du composant 11. Cette base est en outre reliée au pôle positif de la source de tension de service par l'intermédiaire du montage en série d'une résistance Rîl et de deux diodes Dl, D2 Le collecteur du transistor T2 est encore relié à la borne 6 à laquelle sont encore raccordés la résistance R2 et le condensateur C2.Le courant I est alors donné par la formule suivante Par conséquent, le courant I est sensiblement proportionnel à la tension de service Ub. Au moyen des tensions de diodes on peut, avec un calibrage approprié des résistances R10 et Roll, compenser l'écart de température du transistor T2 (chute de tension UBET2 entre la base et l'émetteur). Sur la figure 3, on a représenté schématiquement en 20 un circuit intégré constitué par le composant TL 497 de Texas Instruments. La borne 14 est reliée au pôle positif de la source de tension de service Ub. L'enroulement primaire d'un transformateur TR est branché entre la borne lp et le pôle positif de la tension de service. Comme indiqué sur la figure, le transformateur TR comporte deux enroulements secondaires dont l'un est branché de façon connue pour fournir une tension continue lissée. L'inductance de l'enroulement primaire est désignée par L. La borne 8 est reliée à la masse1 de telle sorte que le transistor représenté à l'intérieur du composant sert à brancher et à couper le courant dans l'enroulement primaire.Un condensateur C3 est branché entre la masse et l'entrée 3 servant à commander la fréquence au moyen d'un condensateur. Une diode3 est reliée à l'entrée 3. A cette diode D3 sont raccordées, d'une part une diode D4 dont l'autre borne est reliée à la borne 12 du composant 20 et, d'autre part, une résistance R21 dont l'autre borne est reliée au pôle positif de la source de tension de service. La borne 12 est couplée avec la commande de la base du transistor disposé à l'intérieur du composant 20. Cette borne est donc toujours portée à un potentiel élevé lorsque le transistor est commandé dans l'état conducteur. La diode D4 est alors bloquée et la diode D3 est conductrice-. Si la borne 12 est à un faible poten- tiel, la diode D4 est conductrice et la diode D3 est bloquée. Comme le montrent la polarité de l'enroulement primaire indiquée sur la figure et celle de l'enroulement secondaire relié à la diode D5, en tenant compte de la polarité de la diode D5 le transformateur TR fonctionne comme un transformateur de blocage. La sortie de tension continue 25 de l'enroulement secondaire est reliée à la borne 1 par l'interne médiaire d'un diviseur de tension R26, R27 Cette borne 1 est reliée intérieurement à l'entrée positive d'un comparateur dont l'entrée négative reçoit une tension de référence de 1,2 volt produite intérieurement. Le composant 20 comporte une première source de courant, non représentée, qui charge le condensateur C3 avec un courant constant Ce composant 20 comporte également une seconde source de courant qui décharge le condensateur C3, après sa charge à une tension prédéterminée, avec un courant constant I2. Un nouveau cycle de charge et de décharge ne se produit que lorsque la tension agissant sur la borne 1 devient inférieure à 1,2 volt. Un courant ne passe dans l'enroulement primaire du transformateur TR que pendant la charge du condensateur C3. Pendant-ce temps, la diode D3 est également conductrice, de telle sorte qu'en plus du courant I1 fourni par la source de courant interne, un courant fonction de la tension de service est envoyée au condensateur C3 par llintermédiaire de la résistance R21 et de la diode D3.Par contre, ce courant supplémentaire ne passe pas quand la première source de courant ne charge pas le condensateur C3. Le rapport Il : 12 est fixé par le circuit intégré 20. De même, sont fixés les seuils de tension entre lesquels la tension du condensateur C3 peut varier pendant la charge et la décharge. On supposera qu'une résistance de consommation constante est raccordée à la borne 25. L'énergie accumulée dans 2 l'inductance L pendant le passage du courant est L = 0,5 LI2. 2 2 Mais, It) Ub ' tl/L et, par suite, E = 0,5 Ut2/L, tl dési- gnant le temps de charge du condensateur C3. Si tl est constant, en admettant que la puissance prélevée dans l'oscillateur de blqcage est en moyenne constante, la fréquence des oscillations du montage est proportionnelle à 1/Ub20 Cependant, tl n'est pas constant parce qu'on envoie un courant supplémentaire au condensateur C3 pendant le passage du courant de la première source de courant. La disposition est telle que tl est sensiblement proportionnel à l/Ub. Cela est obtenu par un calibrage approprié de la résistance R21. Etant donné que le produit tl e Ub est alors constants la fréquence des oscillations du montage représenté sur la figure 3 est indépendant des variations de la tension de service Ub.En pratique, on remplit avec les dispositions simples du circuit représenté sur la figure 3 la condition de proportionnalité entre tl et 1/Ub, avec un écart inférieur a 10 % dans un domaine intéressant de la tension de service Ub compris entre 6 volts et 16 volts Par suite des fluctuations relativement faibles de la fréquence des oscillations du montage, cette fréquence peut, dans tout le domaine intéressant de la tension de service, etre suffisamment- élevée pour être auJdessus du domaine audible. Le montage convient donc bien pour être utilisé dans un véhicule automobile Par contre, si le temps de charge tl du condensateur C3 était constant, il faudrait compter, pour un rapport de 1 : 3 entre les valeurs effectives des tensions de services avec des variations de fréquence suivant le rapport 9 r lo Si, par exemple, la fréquence maxi- male des oscillations est de 40 kHz, cela conduirait à une fréquence minimale de 5 kHz qui se trouve dans le domaine audible. Un tel montage se ferait donc remarquer de façon désagréable Dans le montage décrit en se référant à la figure 3, il est encore avantageux que le circuit intégré concret utilisé fonctionne déjà pour une tension de service relativement basse de 4,5 volts. R E V=E N=D I C=A-T I O N=S 10) Oscillateur susceptible d'etre raccordé à une tension continue, oscillateur comportant un condensateur chargé par une source de courant et relié à une entrée d'un comparateur pour agir sur la fréquence des oscillations, oscillateur caractérisé en ce que, pour obtenir une fréquence des oscillations sensiblement indépendante des fluctuations de la tension de service, une source de tension fournissant un courant fonction de la valeur de la tension de service est reliée au condensateur (C2, C3) pendant le temps de charge de ce conden sauteur. 20) Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'autre entrée du comparateur est reliée de façon en soi connue à la prise d'un diviseur de tension (R3, R4) branché sur la tension de service et en ce que la source de courant comporte un transistor (Tl, T2) dont l'émetteur est relié par l'intermédiaire d'une résistance (R9) à l'un des pales de la source de tension de service et dont le collecteur est relié au condensateur (C2), la base de ce transistor fournissant, pendant le temps de charge du condensateur (C2), une tension commandant le transistor dans l'état conducteur. 30) Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le condensateur peut être relié alternativement de façon en soi connue à une première source de courant et à une seconde source de courant de polarité opposée et en ce qu'un transformateur de blocage est couplé avec la sortie de l'oscillateur, l'enroulement primaire de ce transformateur étant relié par une borne à l'un des pales de la source de courant de tension de service et par son autre borne à la masse par l'intermédiaire de la jonction collecteur-émetteur d'un transistor commandé dans l'état conducteur pendant le temps de passage du courant de la première source de courant, en ce qu'on utilise pour brancher- la première source de courant un signal fonction de la voleur du signal de sortie du transformateur de blocage, et en ce que le condensateur (C3! est relié à la source de tension de service par l'intermédiaire d'un commutateur (D3) et d'une résistance (R21). 40) Oscillateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le commutateur est constitué par deux diodes (D3, D4) reliées entre elles par des électrodes homologuées, l'une de ces diodes (D3) étant branchée entre Le condensateur (C3) et la résistance (R2132 tandis que l'autre diode tD4) est reliée à une tension de commande par sa borne située a l'opposé de la résistance (R21)o