Brevet FR2549318A1 — publié le 19850118

La présente invention se rapporte à un circuit bouclé à verrouillage de phase qui a une plage de fonctionnement prédéterminée et qui résiste à l'immobilisation. Les circuits bouclés à verrouillage de phase dans lesquels un oscillateur à fréquence variable réagit à un signal de commande destiné à verrouiller cet oscillateur sur une fréquence de référence sont susceptibles d'être amenés à un état d'auto-blocage quand il se manifeste une auto10 oscillation La présente invention vise à réaliser un circuit bouclé à verrouillage de phase dans lequel cette tendance est évitée. Un circuit bouclé à verrouillage de phase selon l'invention comprend un oscillateur à fréquence variable 15 ayant une entrée de signaux de commande et une sortie, un diviseur dont l'entrée est connectée à cette sortie de l'oscillateur et dont la sortie est connectée à une première entrée d'un comparateur de phase ou de fréquence, lequel comporte une seconde entrée pour une fréquence de référence 20 et une sortie reliée à l'entrée de signaux de commande de l'oscillateur et destinée à fournir un signal qui est fonction de la différence de phase ou de fréquence des signaux parvenant à ces première et seconde entrées, de façon à verrouiller l'oscillateur en phase sur le signal de référence, 25 un détecteur destiné à émettre un signal de commutation si le signal de commande s'écarte d'une plage prédéterminée et un commutateur monté dans la boucle et réagissant à ce signal de commutation en ouvrant cette boucle Le fait d'ouvrir la boucle lorsque le signal de commande passe à 30 l'extérieur de la plage de fonctionnement prédéterminée empêche le circuit d'être amené à un état d'auto-oscillation ou d' utlo-bloer(l. Le signal de commande peut être une tension, auquel cas le détecteur est un capteur de tension monté de manière 35 à émettre un signal de manoeuvre du commutateur si cette tension passe à l'extérieur d'une plage prédéterminée. Ce capteur de tension peut être un comparateur de tensions comportant une première entrée connectée à l'entrée des signaux de commande de l'oscillateur, une seconde entrée pour une tension de référence et une sortie délivrant le signal de manoeuvre du commutateur lorsque les tensions d'entrée ont un rapport prédéterminé. Le détecteur de phase ou de fréquence peut être un circuit numérique qui est relié à l'entrée des signaux de commande de l'oscillateur par l'intermédiaire d'une pompe de charge Ce détecteur numérique peut avoir deux conducteurs 10 de sortie reliés à cette pompe de charge, le premier de ces conducteurs étant destiné à transmettre des impulsions signalant qu'il faut augmenter la fréquence pour provoquer le verrouillage et le second étant destiné à transmettre des impulsions signalant qu'il faut diminuer la fréquence pour 15 provoquer ce verrouillage. Dans un mode de réalisation amélioré de l'invention, il est possible de monter une bascule ayant des entrées d'armement et de réarmement, dont l'une est reliée à l'entrée des signaux de commande de l'oscillateur et l'autre 20 au premier conducteur menant à la pompe de charge, ainsi qu'une sortie destinée à émettre des signaux de commande du commutateur, de sorte que cette bascule passe à un premier état stable et ouvre le commutateur lorsque le signal de commande représente une fréquence inférieure à 25 celles de la plage prédéterminée et qu'elle passe à son autre état stable en fermant le commutateur s'il se produit des impulsions signalant qu'il faut augmenter la fréquence pour obtenir le verrouillage. Le commutateur peut être monté de façon A connecter 30 une source de courant à l'oscillateur lorsque la boucle est ouverte. Le diviseur peut avoir un rapport de division variable. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs, su T lesquels la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un circuit bouclé à verrouillage de phase classique; la figure 2 représente graphiquement la fonction de transfert du circuit de la figure 1; la figure 3 est un schéma fonctionnel représentant l'interconnexion fondamentale des éléments d'un circuit pour obtenir un circuit selon l'invention; et la figure 4 représente une forme de réalisation améliorée et particulièrement avantageuse de l'invention. La figure 1 représente le principe de montage d'une 10 boucle à verrouillage de phase du genre dans lequel un ocsillateur 10 est connecté en circuit fermé à un diviseur 11 et à un discriminateur 12 de fréquence ou de phase Ce discriminateur reçoit, non seulement un signal d'entrée F' qui est égal au quotient de la fréquence de sortie F O de l'oscillateur par le rapport de division M du diviseur, mais aussi une fréquence de référence FREF Il compare la cohérence de phase ou de fréquence de ces deux signaux d'entrée F' et FREF et émet une tension de correction VCO qui est appliquée à un élément de réglage de la fréquence, 20 par exemple un condensateur variable de l'oscillateur 10. Cet oscillateur est donc verrouillé sur la fréquence de référence, mais a une fréquence qui est FREF x M. La figure 2 montre la caractéristique de transfert du circuit fermé et les variations de VCO en fonction de 25 F' La boucle de commande est destinée à fonctionner dans la zone C à D de la caractéristique, ce qui produit une contre-réaction et un fonctionnement commandé stable Mais si, sous l'effet d'une perturbation, par exemple, de courants transitoires, de surmodulation ou de variation de 30 l'énergie, la tension de commande VCO devient inférieure à V', le circuit est amené à fonctionner en réaction positive dans la région A à B de la caractéristique L'oscillateur 10 cesse d'osciller et la boucle, ou bien le diviseur 11, est soumis à une auto-oscillation et la boucle devient 35 verrouillée sur la fréquence F' Le point V' est mal défini et ne peut être prévu avec précision C'est là un inconvénient majeur des circuits bouclés à verrouillage de phase et c'est cet inconvénient que l'invention vise à supprimer. La figure 3 montre comment il est possible de modifier le circuit de base pour éviter l'arrêt et obtenir un circuit bouclé à verrouillage de phase selon l'invention. L'entrée d'un détecteur 13 est connectée à la sortie du discriminateur 12 et reçoit la tension de commande VCO. Ce détecteur est monté de manière à déceler si cette tension VCO tombe à une valeur de l'ordre de V', à laquelle il y a risque d'arrêt, et à ouvrir la boucle en actionnant un 10 commutateur électronique 14 La fréquence F' renvoyée par cette boucle n'est plus appliquée à l'entrée du discriminateur 12, lequel "voit" cela comme la marque d'une tension trop faible dans ladite boucle et émet une tension plus grande constituant pour l'oscillateur 10 un ordre d'augmen15 ter sa fréquence Le détecteur 13 présente une hystérésis et/ou un retard de commutation approprié et lorsque VCO revient à une valeur convenable, il reconnecte la boucle. Au lieu de disposer le commutateur 14 entre l'oscillateur et le diviseur 11, il serait possible de le disposer à tout autre endroit approprié de la boucle Ce commutateur pourrait être disposé entre le discriminateur 12 et l'oscillateur 10 et être monté de façon à envoyer un courant de charge à l'entrée de commiande pour maintenir l'oscillation si la tension de commande V Co tombe à une 25 valeur prédéterminée. La figure 4 représente une forme de réalisation affinée et particulièrement avantageuse de l'invention, dans laquelle le discriminateur est un appareil numérique 22 qui envoie des signaux par deux conducteurs de sortie 23 et 24 à une pompe de charge 25 Le conducteur 23 transmet des impulsions signalant que F' est trop basse et qu'il faut que la fréquence de l'oscillateur 10 augmente, tandis que le conducteur 24 transmet des impulsions signalant que F' est trop élevée et qu'il faut que la fréquence de cet 35 oscillateur 10 diminue La pompe de charge transforme ces impulsions en une tension analogue VCO, destinée à commander l'oscillateur La tension émise par cette pompe est transmise par l'intermédiaire du commutateur électronique 14 et d'un amplificateur à filtre 26 de la boucle de manière à donner la tension de commande VCO à l'entrée de l'oscillateur 10 Les signaux émis par le discriminateur 22 sur le conducteur 23 sont introduits à une entrée d'une bascule constituée par un univibrateur 27 à armement et réarmement. L'autre entrée de cet univibrateur 27 est reliée à la sortie d'un comparateur 28 composé d'un amplificateur différentiel dont une entrée est reliée à une source de tension de réfé10 rence V' et dont l'autre entrée est reliée à l'entrée de commande de l'oscillateur 10 Le fonctionnement du circuit est le suivant: 1 En fonctionnement normal, le commutateur 14 ferme la boucle et l'oscillateur 10 est verrouilla en phase 15 sur la fréquence de référence FREF et émet une fréquence F O qui est égale à FREFX M. 2 Si la tension de commande VCO tombe à la valeur V', la tension de référence, à laquelle il y a risque d'arrêt en raison de l'auto-oscillation de la boucle ou d'oscillation du diviseur, la tension émise par le comparateur change et la bascule est actionnée et envoie une tension de commande au commutateur 14 Celui-ci passe à la position dans laquelle il ouvre la boucle et relie, par l'intermédiaire de l'amplificateur 26, la source de courant 25 29 à l'entrée de commande de l'oscillateur 10 et délivre un courant de charge de façon à faire augmenter la fréquence de cet oscillateur. 3 Lorsque cette fréquence est revenue à une valeur qui a pour résultat d'envoyer des impulsions dans le conducteur de sortie 23, ce qui indique qu'il faut augmenter la fréquence, l'univibrateur 27 revient à son état initial et le commutateur 14 s'inverse en refermant la boucle et en ramenant le circuit au fonctionnement normal o il y a de nouveau verrouillage de phase et fonctionnement normal. 35 Le diviseur 11 a, de préférence, un rapport de division M variable, de manière qu'il soit possible de choisir pour F O la valeur FREF x M. Le diviseur bouclé à verrouillage de phase convient particulièrement à l'utilisation dans des récepteurs radiophoniques et de télévision comme oscillateur local, mais il a des applications plus générales, par exemple dans les synthétiseurs et les émetteurs radiophoniques. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications au circuit bouclé à verrouillage de' phase représenté et décrit, sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit bouclé à verrouillage de phase, caractérisé ea ce qu'il comprend un oscillateur ( 10) à fréquence variable comportant une entrée de signaux de commande et une sortie, un diviseur ( 11), dont l'entrée est reliée à cette sortie de l'oscillateur et dont la sortie est reliée à une première entrée d'un comparateur ( 12) de phase ou de fréquence, lequel comporte une seconde entrée recevant une fréquence de référence (FREF) et une sortie reliée à l'entrée de commande de l'oscillateur et destinée à émettre un signal qui est fonction de la différence de phase ou de fréquence des signaux appliqués à ces première et seconde entrées, de façon à verrouiller l'oscillateur sur la phase du signal de référence, un détecteur destiné à délivrer 15 un signal de commutation si le signal de commande (Vc O) passe à une valeur différente de celles d'une plage prédéterminée, et un commutateur ( 14) monté dans la boucle et réagissant au signal de commutation en ouvrant cette boucle. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande (Vco) de l'oscillateur est une tension, le détecteur ( 13) étant un capteur de tension monté de façon à émettre un signal de manoeuvre du commutateur ( 14) si la valeur de cette tension prend une valeur différente de celles des tensions comprises dans une plage 25 prédéterminée. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de tension est un comparateur de tension comprenant une première entrée reliée à l'entrée de commande de l'oscillateur ( 10), une seconde entrée pour 30 une tension de référence et une sortie destinée à transmettre le signal de manoeuvre du commutateur lorsque les signaux, aux deux entrées, ont un rapport prédéterminé. 4 Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le discriminateur ( 12) de phase ou de fréquence est numérique et est relié à l'entrée de commande de l'oscillateur par l'intermédiaire d'une pompe de charge ( 25). Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le discriminateur numérique ( 22) à deux conducteurs de sortie ( 23,24) connectés à la pompe de charge ( 25), dont le premier ( 23) est destiné à transmettre des impulsions signalant qu'il faut augmenter la fréquence pour obtenir le verrouillage et dont le second ( 24) est destiné à transmettre des impulsions signalant qu'il faut diminuer la fréquence pour obtenir le verrouillage. 6 Circuit selon la revendication 5, caractérisé 10 en ce qu'il comprend une bascule comportant des entrées d'armement et de réarmement, dont l'une est reliée à l'entrée de commande de l'oscillateur et l'autre au premier conducteur ( 23) connecté à la pompe de charge, ainsi qu'une sortie destinée à émettre des signaux de manoeuvre du commu15 tateur ( 14) , de sorte que cette bascule passe à l'une de ses positions stables et ouvre le commutateur si le signal de commande (Fco), représente une fréquence inférieure à celles de la plage prédéterminée et qu'elle passe à son autre position stable et ferme le commutateur s'il se 20 produit des impulsions signalant qu'il faut augmenter la fréquence pour obtenir 16 verrouillage. 7 Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur est monté de manière à relier une source de courant à l'entrée de 25 commande de l'oscillateur lorsque la boucle est ouverte. 8 Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diviseur a un rapport de division variable. 9 Circuit d'accord pour récepteur radiophonique 30 ou de télévision, comprenant un circuit selon l'invention, caractérisé en ce que la fréquence émise par l'oscillateur constitue la fréquence d'oscillation locale du récepteur.