Brevet FR2527406A1 — publié le 19831125

La présente invention concerne de façon générale les oscillateurs et, plus spécialement, des oscillateurs à fréquence variable. Dans le système de réglage d'accord de fréquence d'un récepteur de télévision, on mélange une porteuse de haute fréquence, correspondant à un canal voulu de télévision, avec un signal pro- venant d'un oscillateur local afin de produire un signal présentant une fréquence intermédiaire prédéterminée Pour que des porteuses de haute fréquence s'étendant sur une large gamme de fréquence puissent ttre mélangées avec une fréquence intermédiaire prédéter- minée, on fait varier la fréquence de l'oscillateur local sous commande d'une tension de réglage d'accord produite en fonction du canal choisi de télévision. Il est nécessaire d'ajuster les fréquences minimale et maximale du signal de l'oscillateur local pour assurer que des porteuses de haute fréquence présentant des fréquences minimale et maximale puissent être ramenées à la fréquence intermédiaire prédéterminée La réalisation de ces ajustements à haute fréquence au moyen d'éléments réactifs ajustables mécaniquement (c'est-à-dire d'inductances et de capacités) est difficile, car la proximité, vis-à-vis de l'oscillateur, de l'outil de réglage ou de la main de la personne effectuant le réglage peut modifier la fréquence de l'oscillateur Ce problème est particulièrement aigu dans les systèmes de réglage d'accord de télévision à double conversion, qui est un système de réglage d'accord comportant deux conversions de fréquence Par exemple, dans un dispositif de réglage d'accord à double conversion pour lequel la première conversion produit un signal de fréquence intermédiaire de 415, 75 M Hz, la fréquence de l'oscillateur local pour la bande UHF (de 470 à 890 M Hz) doit pou- voir varier entre 887 et 1301 M Hz. On peut simplifier notablement le problème posé par ce réglage en éliminant au moins certains des condensateurs et inductances accordés mécaniquement qui servent à l'ajustement des circuits accordés de l'oscillateur. A cet effet, le circuit selon l'invention comprend une inductance et un premier et un deuxième dispositif à capacité variable couplés en un circuit accordé Un potentiel de comande est appliqué aux bornes de chacun des premier et deuxième disposi- tifs à capacité variable dans un même sens, et un dispositif amène les potentiels respectifs appliqués aux bornes des premier et deuxième dispositifsà capacité variable à différer d'une quantité prédéterminée. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 est un schéma simplifié d'un circuit d'oscillateur constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est un graphe utile pour permettre de comprendre le fonctionnement du circuit de la figure 1; et les figures 3 et 4 montrent des variantes du mode de réalisation présenté sur la figure 1. Sur la figure 1, est représenté un oscillateur local UHF à fréquence variable comprenant un amplificateur 20 et un circuit résonnant 10 L'amplificateur 20 comporte un transistor bijonction NPN, désigné par la référence Tl, qui reçoit à son collecteur un poten- tiel de fonctionnement positif en provenance d'une borne de tension d'alimentation +V par l'intermédiaire d'une résistance R 7 Le tran- sistor Tl est polarisé en amplificateur par un diviseur de tension comportant des résistances R 4 et R 5 qui appliquent une partie de la tension de collecteur à la base L'émetteur Tl est couplé à la terre G par l'intermédiaire d'une connexion parallèle d'une résis- tance R 6 et d'un condensateur C 5 Le collecteur de Tl est connecté à la terre G par l'intermédiaire d'un condensateur C 6. Le transistor Tl est polarisé dans sa région de fonctionnement active de manière à présenter un gain dépassant sensiblement l'unité Une contre-réaction est appliquée à l'ampli- ficateur 20 par diverses réactances de manière qu'il soit instable, et par conséquent, qu'il puisse osciller sur une bande de fréquence. Ces réactances comprennent les condensateurs C 5 et C 6, la réactance correspondant à la capacité interne existant entre le collecteur et la base de Tl, ainsi que la réactance d'un circuit (décrit ci- après) connectée entre le point de connexion 12 et la terre G On choisit les valeurs de ces réactances de façon que l'amplifica teur 20 présente une impédance négative au point de connexion 12 sur une gamme de fréquence plus large, par exemple, que la gamme de fréquence de 887 à 1301 M Hz nécessaire pour un oscillateur local UHF d'un système de réglage d'accord de télévision à double conversion présentant une première fréquence intermédiaire à 415,75 M Hz. La fréquence particulière d'oscillation de l'ampli- ficateur 20 est déterminée par un circuit résonnant 10 connecté entre le point de connexion 12 et la terre G Le circuit réson- nant 10 comprend la connexion série d'une inductance Ll et d'une capacité comportant des diodes CD 1 et CD 2 à capacité variable et un condensateur Cl La fréquence de résonance série du circuit 10 déterminé la fréquence à laquelle l'amplificateur 20 oscille Un signal de sortie d'oscillateur local est appliqué par une con- nexion de prise intermédiaire se trouvant sur l'inductance LI à une borne de sortie VO par l'intermédiaire d'un condensateur C 3. La fréquence d'oscillation de l'oscillateur de la figure 1 est commandée par un potentiel de réglage d'accord positif VT qui est appliqué via une résistance Rl aux cathodes des diodes CD 1 et c D 2 à capacité variable au niveau de l'interconnexion 14. Puisque l'anode de CD 1 est connectée à la terre G par l'intermé- diaire de l'inductance Ll et que l'anode de CD 2 est connectée à la terre G par l'intermédiaire des résistances R 3 et R 2, le'poten- tiel de réglage d'accord VT est appliqué à CD 1 et CD 2 dans le màme sens Ainsi, une augmentation du-potentiel de réglage d'accord VT amène les potentiels respectifs existant entre les cathodes et les anodes de CDI et CD 2 à augmenter, et inversement. Pour illustrer la-description suivante, on suppose que le curseur du potentiomètre R 2 se trouve à l'extrémité de R 2 qui est le plus près de la terre G, si bien que le potentiel sta- tionnaire présent sur l'anode de la diode CD 2 à capacité variable est sensiblement le potentiel de la terre G Ainsi, un potentiel sensiblement équivalent, à savoir VT, est appliqué aux bornes de chacune des diodes CDI et CD 2 Lorsque le pte;ti Sl de gia O d'accord VT est réduit à sa valeur minimale, les diodes CDI et CD 2 reçoivent chacune le potentiel applique minimal et présentent la capacité maximale, de sorte que le circuit résonnant 10 pos- sède sa fréquence de résonance minimale Dans ces conditions, l'amplificateur 20 oscille à sa fréquence minimale D'autre part, lorsque l'on augmente le potentiel de réglage d'accord VT jusqu'à sa valeur maximale, les diodes GD 1 et CD 2 -reçoivent chacune le potentiel appliqué maximal et présentent la capacité minimale, de sorte que le circuit résonnant 10 résonne à sa fréquence maxi- male Dans ces conditions, l'amplificateur 20 oscille à sa fré- quence maximale. Pour les conditions qui viennent d'être décrites, l'oscillateur de la figure 1 oscille à une fréquence appartenant à la bande de fréquence associée au potentiel de réglage d'accord VT, comme cela est indiqué par la courbe 100 en trait plein de la fi- gure 2. Pour que la gamme réelle des fréquences d'oscillation de l'amplificateur 20 comporte au moins la gamme voulue, par exemple 887-1301 M Hz, il est nécessaire d'ajuster ou d'équilibrer les valeurs des inductances ou capacités du circuit Toutefois, à ces hautes fréquences, la présence de la main d'une personne ou d'un outil de réglage au voisinage immédiat du circuit produit une modifica- tion de sa fréquence d'oscillation et rend par conséquent ce réglage difficile. On réduit notablement ce problème en procédant à un ajustement électronique de la fréquence d'oscillation la plus élevée On accomplit cela commodément en faisant en sorte que le potentiel appliqué à la diode CD 2 diffère d'une quantité prédéter- minée vis-à-vis de celui appliqué à la diode CD 1 A cet effet, pour le réglage de la fréquence supérieure, on applique une partie pré- déterminée du potentiel de réglage d'accord VT à l'anode de la diode CD 2 à capacité variable, via la résistance R 3 et le-point de connexion 16, tout en appliquant sensiblement toute la tension VT aux cathodes de CDI et CD 2. Lorsque l'on déplace le curseur R 2 en l'écartant de la terre C, la partie du potentiel d'accord VT qui est appliquée à l'anode de CD 2 augmente Ainsi, le potentiel appliqué entre l'anode et la cathode de CD 2 diminue, puisque la partie de la tension VT existant sur le point de connexion 16 (l'anode de CD 2) se soustrait de la tension VT présente sur le point de connexion 14 (la cathode de CD 2) Cette réduction du potentiel anode-cathode de CD 2 fait augmenter la capacité de CD 2, ce qui a pour effet d'abaisser d'une valeur donnée relative à VT la fréquence d'oscillation de l'amplificateur 20 Cette réduction est plus prononcée pour les hautes fréquences et est représentée par la courbe 110 en trait interrompu sur la figure 2 Puisque l'effet produit par le réglage de R 2 sur la fréquence est moins prononcé pour les basses fréquences, on pourra alors effectuer ce réglage de manière satisfaisante en ajustant la valeur de l'inductance Ll (par des moyens mécaniques) ou en modifiant de nouveau électroniquement le potentiel aux bornes de la diode CD 2, comme cela est décrit ci-dessous en relation avec la figure 3 Le condensateur de dérivation C 2 présente une faible impédance aux fréquences de l'oscillateur afin d'empocher que les signaux de l'oscillateur qui sont présents sur le point de connexion 12 ne soient conduits au travers des résistances R 3 et R 2 et n'affectent l'amplitude du potentiel de réglage d'accord VT. On note que le montage en série des diodes CDI et CD 2 à capacité variable dans le circuit 10 sert à réduire le degré de variation de leurs capacités effectives sous l'effet du signal de l'oscillateur Puisque CDI et CD 2 sont connectés en série vis-à- vis du signal de l'oscillateur présent entre le point de connexion 12 et la terre G, chacune de ces diodes reçoit environ la moitié de l'amplitude du signal de l'oscillateur Par conséquent, chaque diode présente une variation de capacité correspondant à peu près à la moitié de celle qui serait produite sinon par le signal de l'oscillateur De plus, puisque CD 1 et CD 2 sont en série, leur capacité combinée est d'environ la moitié de la valeur de la capa- cité de chacune, ce qui a pour effet de réduire encore l'effet de l'amplitude du signal d'oscillateur sur la capacité Ceci est parti- culièrement avantageux dans l'oscillateur de la figure 1, qui pro- duit un signal s'ciila 4 zcur aur le point de connexion 12 d'une amplitude d'environ 5 à 10 V pour une tension d'alimentation de fonctionnement +V valant environ 18 volts avec les valeurs pré- sentées sur la figure 1 Les diodes CD 1 et CD 2 sont des varactors "BB105 " produits par la société Siemens A G de la République Fédérale d'Allemagne, et le transistor T 1 est un transistor " 2 SC 2026 " produit par la société NEC du Japon. La figure 3 montre une variante de l'oscillateur de la figure 1 comportant un montage permettant de régler la fréquence d'oscillation au voisinage de l'extrémité de fréquence inférieure de sa gamme Le circuit résonnant 10 et l'amplificateur 20 peuvent etre les mêmes que ceux présentés sur la figure 1 et sont inter- connectés de manière identique On effectue le réglage de basse fréquence en faisant en sorte que le potentiel appliqué à la diode CD 2 diffère d'une quantité fixe prédéterminée par rapport à celui appli- qué à la diode CD 1 Un potentiomètre R 8 applique une partie prédéter- minée du potentiel de fonctionnement +V, qui n'est pas affectée par le potentiel de réglage d'accord VT, sur le point de connexion 16 au réseau résonnant 10, par l'intermédiaire de la résistance R 9. Commodément, le potentiel +V est identique au potentiel de fonction- nement qui est appliqué à l'amplificateur 20 La partie sensible- ment fixe du potentiel +V qui est appliquée au point de connexion 16 peut avoir n'importe quelle amplitude ne dépassant pas l'amplitude minimale du potentiel d'accord VT d'une quantité supérieure à la chute de tension de conduction en sens passant de la diode CD 2 à capacité variable Le potentiel appliq u 6 à l'anode CD 2 par le potentiomètre R 8 et la résistance R 9 se soustrait du potentiel d'accord VT appliqué à la cathode de CD 2 Ainsi, il a un effet plus prononcé pour les faibles valeurs de la tension VT correspondant à l'extrémité inférieure de la gamme de fréquence de l'oscillateur. Cette caractéristique de réglage est représentée par la courbe 120 en traits alternativement long et court de la figure 2 pour le cas o le curseur de R 2 se trouve sensiblement au potentiel de la terre G. Onnote que l'invention permet de réduire notablement le besoin de composants réactifs à réglage mécanique, tels qu'induc- tances et capacités Cet avantage est particulièrement important dans un oscillateur local UHF, car des éléments à réglage mécanique satisfaisants ont tendance, dans la mesure o ils existent, à être coûteux D'autre part, il n'est pas nécessaire que les poten- tiomètres utilisés dans l'invention aient des caractéristiques spéciales pour haute fréquence, et ils N e sont pas coûteux. De plus, les potentiomètres peuvent être placés de manière rela- tivement éloignée vis-à-vis du circuit oscillateur lui-même, de sorte que la présence d'un outil de réglage ou de la main de la personne effectuant le réglage a beaucoup moins de chance de pro- duire un effet important quelconque sur la fréquence du circuit oscillateur. La figure 4 montre un mode de réalisation d'une inductance Ll et d'un condensateur C 3 utilisant des conducteurs imprimés sur un substrat, ce mode de réalisation s'étant révélé satisfaisant pour le cas o l'on doit faire varier la fréquence de l'oscillateur de la figure 1 sur la gamme de fréquence 887- 1301 M Hz L'inductance Ll' comprend une aire de conducteur imprimé présentant sensiblement la forme de la lettre Z et ayant à peu près les dimensions indiquées (en millimètres) sur la figure 4 La terre G comprend une aire relativement grande de conducteur imprimé indiquée par la référence G' Le condensateur C 3 ' est constitué par un inter- valle formé dans le conducteur imprimé faisant fonction de connexion pour prise intermédiaire par l'intermédiaire de laquelle l'induc- tance Ll' est connectée à la borne de sortie VO L'ajustement de la valeur d'inductance présenté par LU' est réalisé au moyen d'une vis en laiton BS La vis BS se visse dans une pièce rapportée du substrat du circuit imprimé se trouvant dans l'aire formée par un coin intérieur du motif en forme de Z de Ll' et elle possède une tète d'un diamètre suffisant pour faire saillie sur toute cette aire La proximité de la tête de la vis BS influe sur l'inductance de LI' sans établir de connexion galvanique vis-à- vis de l'aire de conducteur imprimé de Ll'. Des variantes peuvent être imaginées Par exemple, il serait satisfaisant de n'utiliser que le potentiomètre R 8 pour appliquer une partie prédéterminée du potentiel +V à l'une des diodes CD 1 et CD 2 à capacité variable Il serait également satis- faisant d'appliquer une partie de la tension VT à l'une des diodes CDI et CD 2, tandis qu'une partie de la tension +V serait appliquée à l'autre des-diodes CD 1 et CD 2. Le circuit de l'invention peut Etre appliqué de façon satisfaisante à un appareil autre qu'un oscillateur, par exemple un filtre accordé ou un amplificateur accordé demandant un réseau de résonance pouvant être accordé au moyen d'un potentiel de com- mande Le circuit de l'invention peut également ttre utilisé dans des oscillateurs autres que celui décrit en particulier ci-dessus, par exemple dans le réseau résonnant d'un oscillateur du type Colpitts ou Hartley Le circuit de l'invention peut également être employé dans un réseau résonnant parallèle dans lequel les diodes CD 1 et CD 2 à capacité variable connectées en série sont couplées en- parallèle avec une inductance. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure de conce- voir, à partir des circuits dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'inven- tion. On notera que, sur la figure 4, la lettre Z formant l'aire de conducteur imprimé qui constitue l'inductance Ll' apparait comme ayant subi une rotation de 90 dans le sens antihoraire et que, de plus, la barre médiane du Z, normalement de biais, est ici per- pendiculaire aux deux barres "horizontales" du Z (verticales sur la figure 4) Dans ces conditions, les dimensions données à titre d'exemple sont approximativement les suivantes: largeur du trait dessinant le Z 5,6 mm longueur de la première barre "horizontale" du Z (verticale et à gauche sur la figure) 12,5 mm hauteur de la barre médiane du Z (horizontale sur la figure) 11,1 mm distance dont la deuxième barre "horizontale" du Z (verticale et à droite sur la figure) dépasse par le bas la première barre 3 mm On notera d'autre part que les valeurs indiquées à titre d'exemple sur les figures 1 et 3 pour les composants sont Rl, R 2, R 3 Io k a R 4 4,7 kf R 5 3,3 MI R 6 470 A R 7 22 Al R 8 e 9 10 k S ci 20 p F C 2 470 F' C 3 1,$ 5 p F C 5 1,8 p F C 6 470 p F. 2527406. REVENDICGATI O NS 1 Circuit comprenant des sources respectives ( 20) de signaux électriques et de potentiel de commande (VT); un circuit résonnant ( 10) comportant une inductance (L 1) et des premier et deuxième moyens (CD 1, CD 2) à capacité variable qui possèdent chacun une première et une deuxième électrode de manière à pré- senter entre celles-ci une capacité respective, la valeur de la capacité étant fonction d'un potentiel de commande qui est appliqué aux bornes de chacun desdits moyens i capacité variable; un moyen (C 1, 12) permettant de coupler ladite source ( 20) de signaux électriques audit circuit résonnant; un moyen (R 1, R 2, R 3; Ri, R 2, R 3, R 8, R 9) permettant d'appliquer ledit potentiel de commande aux bornes de chacun desdits premier et deuxième moyens (CDI, CD 2) à capacité variable dans le même sens; le circuit étant caractérisé par un moyen (R 2, R 3, 16; R 2, R 3, R 8, R 9) faisant en sorte que le poten- tiel appliqué aux bornes dudit premier moyen (CD 1) à capacité variable diffère d'une quantité prédéterminée vis-à-vis du poten- tiel appliqué aux bornes dudit deuxième moyen (CD 2) à capacité variable. 2 Circuit selon la revendication 1, o ladite source de signaux électrique comporte un moyen amplificateur (Ti, R 4, R 5) comportant un trajet de contre-réaction (R 4, R 5, 10) qui fait osciller ledit moyen amplificateur, caractérisé en ce que ledit circuit résonnant ( 10) détermine la fréquence à laquelle ledit moyen amplificateur oscille, si bien que ledit potentiel de com- mande (VT) est un signal de commande de fréquence, et en ce que ledit moyen établissant ladite différence entre les potentiels appliqués aux moyens à capacité variable comporte un moyen (R 8, R 9, L 1) d'ajustement de fréquence qui applique un premier et un deuxième potentiel sensiblement fixes aux deuxièmes électrodes respectives desdites première et deuxième diodes (CD 1, CD 2) à capacité variable, lesdits premier et deuxième potentiels fixes ayant des amplitudes différentes qui ne sont sensiblement pas affectées par la valeur dudit signal de commande. 3 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième moyens MD 1, CD 2) à capacité variable 2527406. 11 ' sont connectés en série de façon que leurs premières électrodes respectives soient connectées ensemble, et en ce que ledit poten- tiel de commande est appliqué au point de connexion ( 14) desdites premières électrodes par ledit moyen (R 1, R 2, R 3; Ri, R 2, R 3, R 8, R 9) d'application dudit potentiel de commande. 4 Circuit selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que ledit moyen (R 2, R 3, 16; R 2, R 3, R 8, R 9) établissant la différence entre les potentiels appliqués aux moyens à capacité variable coopère avec ledit moyen (Ri, R 2, R 3; Rl, R 2, R 3, R 8, R 9) appliquant ledit potentiel de commande de manière à appliquer une partie prédéterminée dudit potentiel de commande- aux bornes dudit premier moyen (CD 1) à capacité variable. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite partie prédéterminée dudit potentiel de commande est appliquée à la deuxième électrode ( 16) dudit premier moyen (CD 1) à capacité variable. 6 Circuit selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que ledit moyen (R 2, R 3, 16; R 2, R 3, R 8, R 9) établissant la différence entre les potentiels applique un potentiel supplé- mentaire audit premier moyen (CD 1) à capacité variable, en plus dudit potentiel de commande, la valeur du potentiel supplémentaire n'étant sensiblement pas affectée par ledit potentiel de commande. 7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit potentiel supplémentaire est appliqué à la deuxième électrode ( 16) dudit premier moyen (CD 1) à capacité variable.