Brevet FR2726136A1 — publié le 19960426

"Oscillateur synchrone" L'invention concerne un oscillateur synchrone, par exemple un oscillateur susceptible de constituer l'horloge d'un récepteur, ladite horloge étant construite pour pouvoir se synchroniser automatiquement sur le signal émis par un émetteur. Un oscillateur synchrone comprend un étage oscillant à une fréquence propre en l'absence de signal de synchronisation. Il comporte une entrée de synchronisation susceptible de recevoir un signal de synchronisation dont la fréquence est voisine de ladite fréquence propre ou de l'un de ses harmoniques. Lorsque ledit signal de synchronisation est présent, l'oscillateur se trouve piloté de façon synchrone par le signal de synchronisation reçu. Un oscillateur synchrone à transistors bipolaires a été décrit par VASIL UZUNOGLU dans un article de la revue "IEEE Journal of Solid States Circuits" du 6 décembre 1985. Dans cet oscillateur, l'un des transistors fait partie d'un circuit formant oscillateur libre tandis que l'autre transistor est monté en étage d'amplification, reçoit le signal de synchronisation et réalise l'injection de ce signal dans le circuit de l'oscillateur libre. Cependant, le transistor d'amplification qui reçoit le signal de synchronisation n'offre pas d'isolation galvanique entre la base et l'émetteur, s'agissant d'un transistor bipolaire. En conséquence, le signal de l'oscillateur est réinjecté sur la base du transistor d'amplification par la capacité de jonction. Ce retour de signal vers l'entrée de synchronisation provoque une désadaptation qui peut endommager certains composants en amont de ce transistor. Pour résoudre ce problème, l'impédance d'entrée du transistor d'amplification est abaissée par un montage potentiométrique intercalé entre la source de signal de synchronisation et la base du transistor d'amplification. Ce montage est de réglage délicat et présente l'inconvénient d'atténuer aussi le signal d'entrée, donc de réduire la sensibilité.En outre, le circuit est relativement coûteux puisqu'il nécessite deux transistors bipolaires. L'invention permet d'éviter tous ces inconvénients à partir d'un montage comportant un unique transistor MOS à double grille. Plus précisément, l'invention concerne un oscillateur synchrone comportant une entrée de synchronisation par laquelle un signal de synchronisation est susceptible d'être injecté et une sortie sur laquelle est disponible un signal synchronisé audit signal de synchronisation, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement un transistor MOS à double grille ou composant analogue, en ce que le canal drain-source de ce transistor constitue l'élément non linéaire d'un oscillateur libre, en ce que les composants de polarisation du transistor comprennent, d'une part, une branche de polarisation connectée à l'une des grilles dite grille de polarisation dudit transistor et d'autre part, une branche de polarisation connectée entre la source et la masse, ladite entrée de synchronisation étant reliée à une autre grille dite grille d'entrée dudit transistor. En effet, une des caractéristiques intéressantes de ce type de composant, mise à profit dans le cadre de l'invention, réside dans le fait que la capacité entre la source et la grille de synchronisation peut être ajustée et en particulier minimisée par une polarisation adéquate du transistor, notamment par la polarisation de ladite grille de polarisation. De ce fait, l'isolation galvanique qui faisait défaut dans le montage précédent est obtenue sans difficulté dans le cadre de l'invention, ce qui permet de limiter les retours de signaux vers l'entrée de signal de synchronisation, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un quelconque atténuateur réduisant la sensibilité. En outre, le circuit proposé est moins coûteux, du fait qu'il n'utilise qu'un seul transistor au lieu de deux. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un oscillateur synchrone conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure unique est un schéma de principe de 1'oscillateur synchrone à transistor MOS à double grille. L'oscillateur synchrone tel que représenté utilise, comme composant actif unique, un transistor MOS à double grille T. Ce composant comporte un drain D, une source S et deux grilles G p et Ge ci-après respectivement dénommées grille de polarisation et grille d'entrée. L'oscillateur comporte une entrée de synchronisation Es à laquelle est appliqué un signal de synchronisation haute-fréquence et une sortie de signal haute-fréquence So susceptible d'être synchronisée au signal appliqué à l'entrée Es. Les composants du circuit sont alimentés par une source de courant continu Vcc. Le drain D du transistor T est relié à la source Vcc par l'intermédiaire d'une self L1 et d'un branchement en série de deux condensateurs C1 et C2.La branche constituée par les deux condensateurs C1 et C2 en série est donc en parallèle sur la self L1. Le point commun des deux condensateurs C1 et C2 est relié à la source S du transistor T. Le drain du transistor est relié à la sortie So par l'intermédiaire d'un circuit adaptateur A1. On remarque donc que le canal drain-source du transistor T constitue l'élément non linéaire d'un oscillateur libre comprenant principalement, outre le transistor, la self L1 et les condensateurs C1 et C2, selon le montage décrit plus haut. Cet oscillateur local est ici un oscillateur de type COLPITTS, connu en soi. L'oscillateur est complété par des composants de polarisation du transistor T. Ces composants de polarisation comprennent, d'une part, une branche de polarisation connectée à la grille de polarisation Gp et comprenant principalement deux résistances R1 et R2 et d'autre part, une branche de polarisation connectée entre la source S et la masse et comprenant principalement une résistance R3. L'entrée de synchronisation Es est connectée à la grille d'entrée du transistor T par l'intermédiaire d'un circuit adaptateur A2, de type self-capacité, connu en soi. Plus précisément, la branche de polarisation de la grille de polarisation Gp est constituée par le branchement en série des deux résistances R1 et R2. La résistance R1 est connectée entre la grille de polarisation et la masse et la résistance R2 est connectée entre la source Vcc et la grille de polarisation. Un condensateur C3 est connecté en parallèle sur la résistance R1 de sorte que la grille de polarisation se trouve à la masse pour les hautesfréquences. Une self d'arrêt L2 est insérée en série entre la source et la résistance R3. L'autre extrémité de la résistance R3 est connectée à la masse et un condensateur C4 est en parallèle sur la résistance R3. Cette résistance se trouve donc découplée par le condensateur qui se comporte comme un court-circuit pour les hautes-fréquences. Une résistance R4 est connectée entre la grille d'entrée G e et la masse. L'adaptateur A1 comporte une self L4 et deux condensateurs C7 et C8. La self L4 est connectée entre le drain D et la masse, le condensateur C7 est connecté entre le drain D et la sortie So et le condensateur C8 est connecté entre la sortie So et la masse. L'adaptateur A2 comporte deux condensateurs C5 et C6 et une self L3. Le condensateur C6 est connecté entre l'entrée Es et la masse, le condensateur C5 est connecté entre l'entrée Es et la grille d'entrée G e et la self L3 est connectée entre la grille d'entrée et la masse. Les branches de polarisation définies plus haut (et principalement la branche de polarisation de la grille Gp, comprenant les résistances R1 et R2) sont adaptées pour ajuster la capacité interne de couplage entre la grille d'entrée G e et la source S du transistor T. En particulier, les résistances R1 et R2 sont choisies pour minimiser cette capacité, ce qui est rendu possible par le choix d'un transistor MOS à double grille en tant que composant actif de l'oscillateur. Bien entendu, tout composant analogue possédant un schéma équivalent comparable, pourrait être utilisé et l'oscillateur qui en résulterait serait conforme à l'invention revendiquée. De cette façon, le retour de signal réinjecté vers l'entrée de synchronisation est aussi faible que possible.Autrement dit, l'isolation galvanique peut être maîtrisée à une valeur élevée, essentiellement déterminée par le choix des composants de polarisation. Il n'est pas nécessaire de réaliser un compromis au détriment de la sensibilité du circuit d'entrée. Avec le montage qui vient d'être décrit, et en supposant que la fréquence du signal de synchronisation soit proche de la fréquence propre de l'oscillateur libre, on observe une synchronisation de phase du signal disponible à la sortie So avec le signal de synchronisation appliqué à l'entrée Es. On obtiendra la même synchronisation si la fréquence propre de l'oscillateur libre est voisine d'un sous-multiple de la fréquence du signal de synchronisation. Le montage permet donc de réaliser un diviseur de fréquence synchrone. Dans un mode de réalisation expérimenté, on a utilisé un transistor MOS de type BF 998 fabriqué par les firmes SIEMENS ou PHILIPS, les valeurs des principaux composants associés à ce transistor étaient les suivantes: - tension d'alimentation: 5 V R1 = 22 kn C1 = 20 pF L1 = 270 nH R2 = 22 kn C2 = 5 pF L2 = 1 pH R3 = 500 n C3 = 47 nF L3 = 18 nH R4 = 10 kn C4 = 1 nF L4 = 150 nH c5 = 7 pF C6 = 22 pF C7 = 10 pF C8 = 120 pF La fréquence d'entrée est de 433,92 MHz, la fréquence de sortie de 108,48 MHz, l'impédance d'entrée de 50 n et l'impédance de sortie de 50 n. REVENDICATIONS 1- Oscillateur synchrone comportant une entrée de synchronisation (Es) par laquelle un signal de synchronisation est susceptible d'être injecté et une sortie (5o) sur laquelle est disponible un signal synchronisé audit signal de synchronisation, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement un transistor MOS à double grille (T) ou composant possédant un schéma équivalent identique, en ce que le canal drain-source de ce transistor constitue l'élément non linéaire d'un oscillateur libre, en ce que les composants de polarisation du transistor comprennent, d'une part, une branche de polarisation (R1, R2) connectée à l'une des grilles dite grille de polarisation (Gp) dudit transistor et d'autre part, une branche de polarisation (R3) connectée entre la source (S) et la masse, ladite entrée de synchronisation étant reliée à une autre grille dite grille d'entrée (Ge) dudit transistor. 2- Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites branches de polarisation (R1, R2 - R3) sont adaptées pour ajuster la capacité interne de couplage entre ladite grille d'entrée (Ge) et ladite source (S) dudit transistor. 3- Oscillateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite branche de polarisation (R1, R2) connectée à ladite grille de polarisation comporte un pont résistif constitué de résistances en série, ladite grille de polarisation étant connectée au point de connexion de deux résistances. 4- Oscillateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite branche de polarisation connectée entre la source et la masse comporte une résistance (R3). 5- Oscillateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette résistance est découplée par un condensateur (C4) connecté en parallèle sur ladite résistance. 6- Oscillateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'unie self d'arrêt (L2) est insérée en série dans ladite branche de polarisation établie entre la source et la masse. 7- Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit oscillateur libre (T, L1, C1, C2) est un oscillateur de type COLPITTS, connu en soi. 8- Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un adaptateur d'impédance (A2) de type self-capacité, connu en soi, est connecté entre ladite entrée de synchronisation et ladite grille d'entrée. 9- Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un adaptateur d'impédance (A1) de type self-capacité, connu en soi, est connecté entre le drain dudit transistor et ladite sortie. 10- Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence propre dudit oscillateur libre est voisine d'un sous-multiple de la fréquence dudit signal de synchronisation.