Brevet FR2492615A1 — publié le 19820423

La présente invention concerne un circuit de combinaison et de filtrage pour boucle à blocage de phase et, plus particulièrement, un circuit qui combine des signaux d'un détecteur de phase et d'un circuit d'acquisi- tion, et filtre ces signaux de façon à les appliquer à un oscillateur piloté par tension dans une boucle à blocage de phase. Les boucles à blocage de phase utilisant un oscillateur de référence et un oscillateur piloté par tension comprennent généralement un circuit d'acquisition qui fournit des signaux amenant la fréquence de l'oscilla- teur piloté par tension dans la plage du circuit d'un détecteur de phase. Lorsque la fréquence se trouve dans cette plage, les signaux provenant du circuit du détec- teur de phase peuvent alors commander la fréquence de l'oscillateur piloté par tension. Lorsqu'on utilise un circuit d'acquisition en plus du circuit du détecteur de phase, il est nécessaire de prévoir un agencement qui pro- cède à l'application des signaux provenant des deux cir- cuits à l'oscillateur piloté par tension. Dans des boucles à blocage de phase, il est nécessaire ou souhaitable de procéder à un filtrage de façon à atténuer les signaux des fréquences de référence de façon que l'oscillateur piloté par tension ne produise pas des oscillations parasites représentatives de ces fré- quences de référence. Il est aussi nécessaire ou souhaita- ble de disposer d'un filtre passe-bas de façon à obtenir des signaux de commande relativement stables destinés à l'oscillateur piloté par tension. En bref, la présente invention concerne un cir- cuit comportant des entrées respectives pour des signaux d'un détecteur de phase et des signaux d'un circuit d'ac- quisition dans une boucle à blocage de phase. Les signaux sont combinés et filtrés de façon à rejeter les fréquen- ces de référence. Les signaux filtrés sont appliqués par des diodes à polarité inverse à des condensateurs de ?492615 sortie, l'un de ces condensateurs filtrant les signaux de bruit et un autre étant chargé et déchargé par l'inter- médiaire des diodes. Le circuit combine ainsi les signaux d'acquisition et du détecteur de phase, les filtre, et donne à sa sortie un signal unique qui est appliqué à un oscillateur piloté par tension. La suite de la description se réfère aux figu- res annexées qui représentent, respectivement: figure 1, un schéma sous forme de blocs d'une boucle à blocage de phase dans laquelle le circuit de la présente invention peut être utilisé; et figure 2, un schéma d'un mode recommandé de réalisation d'un circuit de combinaison et-de filtrage selon la présente invention, destiné à être utilisé dans la boucle à blocage de phase de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté une boucle à blocage de phase montée en synthétiseur de fréquence. Cependant, l'homme de l'art remarquera que la boucle peut être utilisée à d'autres fins. Dans la boucle à blocage de phase de la figure 1, les signaux de sortie d'une source de fréquences de référence 10, typiquement un oscillateur stable piloté par quartz, dont la fréquence est multiple, sont appliqués à des premières entrées respectives d'un détecteur de phase 11 et d'un circuit d'acquisition 12. Les sorties du détecteur 11 et du circuit 12 sont appli- quées à un circuit de combinaison et de filtrage 13 qui sera décrit en liaison avec la figure 2. Le circuit 13 combine et filtre les deux signaux provenant du détecteur de phase 11 et du circuit d'acquisition 12 et produit un signal unique qui est appliqué à un oscillateur piloté par tension 14 de façon à en commander la fréquence. On peut utiliser de n'importe quelle manière souhaitable le signal de sortie de l'oscillateur 14 comme signal synthé- tisé en fréquence. De plus, ce signal de sortie est appli- qué à un changeur de fréquence 15 dont le signal de sortie est appliqué à des secondes entrées respectives du détecteur de phase 11 et du circuit d'acquisition 12. A l'exception du circuit de combinaison et de filtrage 13 de la présente invention, la boucle à blocage de phase de la figure 1 est bien connue dans l'art antérieur. L'oscillateur piloté par tension 14 du présent circuit produit une fréquence sélec- tionnée, fonction des caractéristiques du changeur de fré- quence 15. Cette fréquence sélectionnée est relativement stable par suite de la propre stabilité de la source de fréquences de référence 10. Comme indiqué précédemment, le circuit d'acqui- sition 12 permet d'amener la fréquence de l'oscillateur 14 de la figure 1 dans la plage de fonctionnement du détecteur de phase 11. Lorsque tel est le cas, le détecteur de phase 11 fournit les signaux nécessaires à la commande de l'os- cillateur 14. Ainsi, il est nécessaire de procéder à la combinaison des signaux provenant du détecteur de phase 11 et du circuit d'acquisition 12, et de les filtrer correc- tement de façon à obtenir un fonctionnement correct souhai- table de l'oscillateur 14. C'est ainsi que la figure 2 représente un circuit de combinaison et de filtrage per- fectionné selon la présente invention. En liaison avec la figure 2, les signaux prove- nant du détecteur de phase 11 sont appliqués par un filtre en T constitué de résistances R2, R3 et d'un condensateur C3 à la base d'un transistor NPN Q1. Les signaux provenant du circuit d'acquisition 12 sont intégrés par un circuit constitué d'une résistance Ri et d'un condensateur Cl, et appliqués à la base du transistor Qi par l'intermédiaire d'un second filtre en T constitué de condensateurs C2, C4 et d'une résistance R4. Les deux filtres sont reliés en filtre double en T, qui est de préférence conçu pour fil- trer ou éliminer les fréquences centrées autour de la com- posante fondamentale de la fréquence de référence de la source 10. Le transistor Qi est alimenté par une tension d'un courant continu B+ par rapport à la masse ou potentiel de référence. Le signal de sortie du transistor Ql est prélevé à son émetteur, lequel est relié par une résis- tance R5 à la masse. Ce signal de sortie est appliqué à un second filtre double en T constitué de résistances R6, R7 et d'un condensateur C6; et de condensateurs C5, C7 et d'une résistance R8. Le second filtre constitué des résis- tances R6, R7 et du condensateur C6, et des condensateurs C5, C7 et de la résistance R8 a de préférence pour fonc- tion de filtrer ou éliminer les fréquences centrées autour de la composante harmonique de second rang de la fréquence de référence de la source 10. Le signal de sortie de ce second filtre est appliqué à la base d'un transistor Q2 du type PNP. L'émetteur du transistot Q2 est relié à la tension B+ par l'intermédiaire d'une résistance R9 et son collecteur à la masse ou potentiel de référence. Le signal de sortie du transistor Q2 est appliqué à une borne de sortie 20 par une résistance R10. Cette résistance R1O est reliée à un condensateur C8 et à une résistance R11 bran- chée en parallèle. Le circuit constitué du condensateur C8 et de la résistance R11 est relié à un condensateur C9, lequel est à son tour relié à la masse. Les résistances R1O, R11 et les condensateurs C8 et C9 constituent un filtre de bruit et de correction de phase. En plus des composants venant d'être décrits, le circuit comprend des diodes qui sont reliées comme indiqué dans le schéma. Par suite de leur faible chute de tension dans le sens direct, on recommande (mais cela n'est pas essentiel) que certaines diodes soient du type Schottky, lesquelles sont indiquées dans le schéma par la référence SD suivie d'un chiffre. Ainsi une diode Schottky SDi à polarité directe est montée entre l'émetteur du transistor Qi et la borne de sortie 20. Une diode ordinaire ou au silicium D2 à.polarité inverse est placée entre l'émetteur du transistor Q2 et la borne de sortie.20. Des diodes Schottky à polarité opposée SD3, SD4 sont montées en paral- lèle avec le condensateur C8. La diode SD1 fournit une tension de charge plus élevée aux condensateurs C8, C9 et les diodes Schottky SD3, SD4 constituent des trajets à chute de tension réduite pour la charge et la décharge du condensateur C9. On procèdera maintenant à la description du fonctionnement, en liaison avec la figure 2, d'un mode de réalisation constitué de composants ayant les valeurs sui- vantes: Résistance Rl Condensateur C1 Résistance R5 Résistance R2 Résistance R3 Condensateur C3 Condensateur C2 Condensateur C4 Résistance R4 8200 ohms 0,047 microfarad 10000 ohms 2610 ohms 2610 ohms Ce filtre 0, 01 microfarad double en T 0,0047 microfarad rejette 12,5 0,0047 microfarad kilohertz 1400 ohms Résistance R6 Résistance R7 Condensateur Condensateur C6 C5 Condensateur C7 Résistance R8 Résistance R10 Résistance RU Condensateur C8 Condensateur C9 Diodes SD1, SD31 SD4 Diode D2 Transistor Q1 Transistor Q2 B+ 2800 ohms 2800 ohms 0,0047 microfarad 0,0022 microfarad. 0,0022 microfarad 1500 ohms 8871 ohms 1000 ohms 0,47 microfarad 4,7 microfarads Type IN5712 Type IN914 Type 2N3904 Type 2N3906 8,5 volts Ce filtre double en T rejette 25,0 kilohertz Le circuit précédent étant relié à la boucle à blocage de phase de la figure 1 et se trouvant à l'état stable, la tension à la base du transistor Q1 est la même que la tension à la borne de sortie 20, laquelle est appliquée à l'oscillateur piloté par tension 14. Cependant, lorsque la tension à la base du transistor Ql varie de façon à refléter un nouvel état souhaité, il est recommandé qu'elle soit appliquée aussi rapidement que possible à la borne de sortie 20 et à l'oscillateur 14. Cette variation de tension peut provenir du circuit d'acquisition 12, et est de préférence intégrée par la résistance R2 et le con- densateur Cl. ou bien, cette variation peut provenir du détecteur de phase 11, ou des deux circuits 11, 12. La variation de tension à la base du transistor Qi peut répon- dre aux cas suivants: 1. Augmentation relativement petite. 2. Augmentation relativement importante. 3. Diminution relativement petite. 4. Diminution relativement importante. On procédera à la description de ces différents cas dans l'ordre précédent. Dans chaque description, on supposera que la tension initiale de la borne 20 qui est appliquée à l'oscillateur 14 est égale à 5,0 volts, et que la tension nominale baseémetteur des transistors est de 0,6 volt. Dans le premier cas, on supposera que la ten- sion à la base du transistor Qi passe de 5,0 volts à moins de 5,6 vols, par exemple à 5,2 volts. Cela provoque l'aug- mentation de la tension de l'émetteur du transistor Qi de 4,4 à 4,6 volts. Cette nouvelle valeur reste inférieure à la tension de 5,0 volts présente à la borne de sortie, de sorte que la diode Schottky SD1 est polarisée inversement. Cependant, la base du transistor Q2 s'élève à 4,6 volts, ce qui provoque le passage de la tension de son émetteur de ,0 à 5,2 volts. Cette augmentation de tension a pour effet de charger directement le condensateur C8 et de charger le condensateur C9 par l'intermédiaire de la diode SD4 et d'augmenter la tension de sortie à 5,2 volts. Dans le second cas, on supposera que la tension à la base du transistor Qi augmente d'une façon importante, 2492615- pour atteindre par exemple 6,0 volts. Cela provoque l'aug- mentation de la tension de l'émetteur du transistor Ql à ,4 volts, ce qui a pour effet de polariser dans le sens direct la diode SDI et d'appliquer cette tension de 5,4 volts au condensateur C8 et à la diode SD4 et de charger rapidement les condensateurs C8, C9 à la nouvelle tension de 5,4 volts. Ainsi, cette augmentation importante fait appel à la diode Schottky SD1 qui charge rapidement le con- densateur C9. Lorsque la tension à la borne 20 atteint 5,4 volts, la diode SDI cesse d'être conductrice. Cependant, la tension de 5,4 volts à l'émetteur du transistor Qi appa- ratt à la base du transistor Q2, de sorte que la tension de l'émetteur de ce transistor est de 6,0 volts. Cette tension a pour effet de charger les condensateurs C8, C9 plus len- tement par l'intermédiaire de la résistance R10 jusqu'à obtention d'une tension de 6,0 volts à la borne 20. Cela a pour effet d'éviter une surcharge. Dans le troisième cas, on supposera qu'il se pro- duit une petite diminution de la tension à la base du trani- sistor Q1, par exemple de 5,0 à 4,8 volts. Cela provoque la chute de la tension de l'émetteur à 4,2 volts, de sorte que la diode SD1 est inversement polarisée. La tension de l'émetteur du transistor Q2 tombe à 4,8 volts, tension qui n'est pas suffisante pour polariser directement la diode D2. Par conséquent, le condensateur C8 se décharge lentement dans la résistance R10, et le condensateur C9 dans la diode Schottky SD3 et la résistance R10. Cela a pour effet d'ame- ner lentement la tension de sortie à tomber à 4,8 volts. Ainsi la diode D2, qui est une diode du type ordinaire ayant une chute de tension nominale de 0,6 volt, empêche que les condensateurs C8, C9 ne se déchargent par trop. Dans le quatrième cas, on supposera une grande diminution de la tension à la base du transistor Q1, par exemple qu'elle est maintenant de 4,0 volts. Cela provoque la chute de la tension de son émetteur à 3,4 volts, ce qui a pour effet de nouveau de polariser inversement la diode SD1. Cette chute provoque la propre chute de la tension de l'émetteur du transistor Q2 à 4,0 volts, ce qui a pour effet de polariser la diode D2 dans le sens direct et de décharger directement le condensateur C8, et de décharger rapidement le condensateur C9 dans la diode SD3 jusqu'à une tension de 4, 6 volts, après quoi la décharge se termine dans la résistance RiO. On remarquera que la présente invention a pour objet un circuit de combinaison et de filtrage qui permet d'améliorer le fonctionnement de boucles à blocage de phase. Alors qu'il est recommandé d'utiliser des diodes Schottky dans le sens direct entre le transistor Qi et la sortie, et aux bornes du condensateur C2 dans les deux sens, l'homme de l'art remarquera que l'on pourrait utiliser des diodes ordinaires ayant une chute de tension de 0,6 volt. Cepen- dant, la chute de tension relativement faible dans le sens direct de la diode Schottky SDi est préférable pour la charge des condensateurs C8, C9 et pour la charge et la décharge du condensateur C9 par l'intermédiaire des diodes SD3, SD4. En outre, l'agencement de la présente invention prévoit deux filtres doubles en T qui permettent d'amélio- rer le fonctionnement en éliminant la fréquence de référence et son harmonique de second rang. Les transistors QI, Q2 confèrent à ces filtres les impédances d'entrée et de sortie appropriées. REVENDICATIONS 1. Circuit de combinaison et de filtrage destiné à une boucle à blocage de phase, caractérisé en ce qu'il comprend: a. une première entrée (11) pour des signaux d'un détecteur de phase; b. une seconde entrée (12) pour des signaux d'un circuit d'acquisition; c. un premier moyen (R2,R3, C3,C2, C4, R4) pour relier ensemble les première et seconde entrées; d. une sortie (20) pour des signaux de commande; e. un second moyen comprenant une première paire de diodes à polarité inverse (SD1, D2), pour relier le pre- mier moyen à la sortie; f. une résistance (R11) et un premier condensa- teur (C9) reliés en série aux bornes de la sortie; g. un second condensateur (C8) relié en parallèle avec la résistance; et h. une seconde paire de diodes à polarité inverse (SD3,SD4) reliées en parallèle avec la résistance. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les diodes de la seconde paire sont du type Schottky. 3. Circuit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le second moyen comprend des filtres doubles en T (R6,R7, C6,C5,C7, R8). 4. Circuit selon l'une des reveneications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier moyen comprend des filtres doubles en T. 5. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie est reliée à un oscillateur piloté par tension (14). 6. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une borne commune pour l'entrée et la sortie. 7. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une autre résistance (R10) reliée entre le second moyen et la sortie. 8. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que la résistance (RM) est reliée à la sortie et le premier condensateur à la borne commune.