Dans la technique électronique actuelle, les amplificateurs servent surtout à l'amplification d'impulsions de formes variées, parmi lesquelles les. impulsions rectangulaires sont au premier .plan. Les génératt1urs qui les produisent ont d'innombrables applications pratiques, entre autres pour la mise. au point des étages de vidéo-fréquence des téléviseurs, pour èel/e des appa-. reils B F de haute fidélité et, en général, pour la vérification des
amplificateurs à larges bande. Mais leur domaine d'utilisation n'est nullement -restreint à ces quelques exemples aussi les modes de fonctionnement et d'utilisation- des générateurs d'impulsions prensentent-ils un grand intérêt pour tous ceux qui ont affaire aux équipements électroniques modernes quels quïls soient.
Nous allons donc présenter deux réalisations de glnérateurs de signaux rectangulaires dont la construction permettra aux lecteurs intéressés de se familiariser avec ce type d'instrument . Bien qu'ils soient des appareils complets, ce ne sont pas des instruments du commerce qu'il suffit de brancher et d'utiliser, mais sont à construire par le technicien lui-même .
Générateur de signaux rectangulaires de 12 Hz à 22 kHz
Le premier générateur de signaux rec-tangulaires qui nous intéresse, s_e détache surtout par la mise en œuvre de moyens relativement peu nombreux. Néanmoins, le signal de sortie ne manifeste pas d'incli-naison de palier ou d'arrondis. La sortie est dépourvue de tension continue.
Particularités du multivibrateur La production des -oscillations rectan-gulaires est confiée à un multivibrateur de type usuel à couplage de réaction. Comme élément de couplage, le montage utilise un condensateur qui est chaque fois connecté au collecteur de l'un des transistors et à la base de l'autre. Le signal de sortie du multivibrateur est prélevé sur l'émetteur en vue d'éliminer toute surcharge éventuelle occasionnée par le courant de charge du condensateur de. couplage. Ce moyen permet l'obtention de fronts plus raides.
Types de transistors
Le circuit emploie comme éléments actüs des transistors PNP destinés au régime impulsionnel. D'autres types entraineraient ici certains désavantages. En effet, les tran-sistors à haute fréquence normaux, qui délivreraient également des tensions à front raide, sont souvent très fragiles en ce qui concerne la tension inverse base-émetteur, et ils présentent notamment une tension de rupture trop faible entrn base et émetteur.
Un. dimensionnement de circuit qui n'en tiendrait pas compte, aurait pour consé-quence, lors du blocage du transistor, que la tension sur la résistance d'émetteur ne deviendrait positive que pendant une courte durée au début du temps de blocage. De ce fait, le condensateur de couplage se déchargerait plus rapidement et la constante de temps qui détermine la fréquence devien-drait plus faible. De plus, cette impulsion positive déformerait d'une manière inad-missible 1a·tension de commande nécessaire pour le limiteur qui suit. Les transistors du type ASY31, choisis pour notre montage, sont exempts de ce désavantage. Pour cet élément, la tension inverse maximale de rupture est plus élevée que 10 volts, tandis qu'elle n'est que de 2,5 V environ pour un transistor du type AF 116.
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Le premier générateur emploie un multivibrateur et offre un rapport cyclique réglable. Le second fait usage d'un trigger de Schmitt. Cette deuxième réalisation, plus élaborée, comporte également des bornes sur lesquelles on peut prélever une ten-sion en dents de scie et une tenten-sion en tops.
Le fonctionnement électrique des circuits (Voir Fig. 1).
Les résistances qui . déterminent · les diverses fréquences de la gamme sont bran-chées entre base et collecteur afin d'éviter qu'elles constituent une _dérivation pour le condensateur lors du processus de charge qui a lieu à travers le cqndensateur de cou-plage et la voie base - émetteur du tran~
sistor dans l'état de conduction.
Sans cela, le processus pourrait être per-turbé, pour les fréquences élevées. Mais par le fait du branchement indiqué des résis-tances de base, la différence de potentiel entre l::lase et collecteur est très faible, lorsque le transistor conduit. Alors ce n'est qu'un courant très faible qui peut circuler à travers la résistance constituant la voie dè charge pour le condensateur; on a donc pratiquement une contre-réaction de ten-sion.
Le réglage de fréqu·ence
La fréquence est réglable progressivement à l'aide d'un potentiomètre de 50 kD.
On remarquera sur le schéma un manque de symétrie : pour l'un des transistors, un potentiomètre de 10 k.Q est branché sur la base à la place d'une _résistance série de 5,1 k.Q pour l'autre transistor. Ce poten-tiomètre agit lorsque le potenpoten-tiomètre de 50 k.Q est minimal, par cons~quent pour une fréquence élevée.
D'autre part, en parallèle sur le poten-tiomètre de 50 k.Q se trouve encore un ajus-table de 1 M.Q qui agit lorsque le conden-sateur de 50 k.Q est maximal, c'est-à-(l.ire dans le cas d'une fréquence basse.
A la sortie sur l'émetteur, la tension va de O vers les valeurs négatives. Ici, le palier supérieur de la tension rectangulaire est déjà complètement droit.
Fig. 1. - Circuit du générateur de signaux rectàngulaires à multivibrateur.
MULTIVIBRATEUR 1,2kJI
+
o-1
0,1 µI'LIMITEUR
oon
COMMUT. OE C\. • 22 nF
8AMMES
î Y---1
~ s,enF
FIG.1
Le limiteur transistor est complètement ouvert par l'impulsion négative. La valeur de la résis-tance de collecteur est choisie de façon qu'à l'instant de la conduction du transistor, la tension collecteur-émetteur s'effondre jusqu'à la valeur de la tension de coude.
Par ce moyen, on empêche un accroissement ultérieur du courant et, en même temps, on élimine complètement l'inclinaison du palier supérieur du signal rectangulaire.
La. tension de sortie développée sur le tension donnée, aucun arrondi ne peut surgir.
La résistance de collecteur se compose d'un k.Q, d'un potentiomètre ajustable de 1 k.Q en série avec la résistance totale de l'atté-nuateur. Ici, la tension de sortie va de 0 vers les valeurs positives. La résistance de sortie est de 180 .Q à la fréquence de 1 000 Hz.
Enfin, l'atténuateur diminue la tension de sortie en 5 échelons de 0 dB à 40 dB.
Fonctions des résistances variables Les résistances variables utilisées sont·
les fonctions suivantes, en particulier :
Le commutateur-sélecteur permet d'ob-tenir les cinq gammes de fréquences
Les gammes. - Lorsque le potentiomètre jumelé de 50 k.Q (voir fig. 1), est en fin de meilleur dans la totalité de la gamme. Dans cette position, l'ajustable de 1 M.Q qui est
Pour ces opérations, on se sert d'un oscil-loscope. Par ce moyen, on peut visualiser la tension rectangulaire et régler avec exac-titude les rapports cycliques.
Les fréquences. - Pour l'étalonnage des fréquences, on aura besoin, en plus de l'osci-loscope et du générateur de signaux
rec-tangulaires, d'un générateur étalonné déli-vrant des ondes sinusoïdales. Le générateur sinusoïdal servira pour le balayage horizon-tal et le générateur rectangulaire pour la déflexion verticale de l'oscilloscope. La fréquence exacte sera obt(ènue si les deux fréquences ci-dessus étant . égales, deux lignes parallèles apparah;sent sur l'écran de l'oscilloscope, ces lignes étant reliées par du générateur rectangulaire.
Le niveau de sortie. - La. tension de sortie de 1 V à 0 dB doit être calibrée à l'aide d'un. oscilloscope de mesure. Pour le réglage, on manœuvre la résistance ajus-table de 1 kil qui est branchée en série avec la résistance de collecteur.
La construction électrique et mécanique Les organes de commande sont disposés
sur la face avant du coffret.
Ce sont ie commutateur des gammes, le réglage des fréquences (le potentiomètre tandem de 50 k!J), l'atténuateur. Ici sont disposés également l'interrupteur et les douilles de sortie. celui du commutateur et des douilles de sor-tie vers la face avant. Le châssis est réalisé en tôle d'aluminium de 1 mm d'épaisseur.
Générateur d'impulsions de 100 Hz à 40 kHz La structure de llappareil que nous allons
maintenant faire connaitre est très diffé-rente de celle du précédent bien que. la fonction de l'instrument soit identique. Ce deuxième dispositif pour la production de tensions en créneaux peut être utilisé pour la vérification d'amplificateurs et surtout pour toutes sortes d'essais avec des impul-sions rectangulaires. ·
Les connaissances· pratiques qu'on peut retirer· d'essais .et d'expériences de cette espèce peuyent être classées parmi les plus importantes de la technique actuelle. Tou-tefois, la production et l'amplification de tels signaux comportent des problèmes qu'on est obligé d'aborder avec une mentalité nouvelle.
En effet, une différence essentielle existe
entre la radio-électricité usuelle, dont l'étude s'identifie à celle des régimes permanents télévision qui est composé d'informations de brillance et de positionnement ; les premières constituent des variations brus-ques (détails fins), et les secondes· sont essentiellement constituées par des cré-neaux périodiques (synchronisation).
Le générateur d'impulsions qui sera décrit, cherche à satisfaire les demandes suivantes : rapport cyclique variable, indé-pendance du secteur, faibles dimensions.
Fig. 2. - Vue éclatée du chissis en U avec les perçages.
Les caractéristiques globales
Le dispositif est entièrement équipé de transistors. Il comprend un générateur de tension en dents de scie et un trigger de Schmitt pour la formation de créneaux.
Les données électriques sont rassemblées dans le tableau 1. On y remarque que la possibilité est offerte d'une synchronisation à l'aide d'une tension sinusoïdale.
A l'aide d'un commutateur de gammes et d'un potentiomètre pour réglage fin, on peut
rendre la fréquence de répétition variable entre 100 Hz et 40 kHz. La sortie de la tension en forme d'impulsion sert à la syn-chronisation d'un oscilloscope, et, en même t.&mps, comme entrée du trigger. · Une suite d'impulsions appliquées à cette borne modi-fie le début du retour de la dent de scie et, par là, son amplitude et sa fréquence. Par cet arrangement, on obtient, de plus, des tensions rectangulaires modulées en fré-quence.
Le g~nérateur de tension en dents de scie
Le type de générateur de tension en dents de scie employé dans ce montage était ini-tialement connu, dans la technique des tubes, sous le nom de circuit à trois triodes.
Mais notre appareil est équipé de transis-tors. Son mode de fonctionnement peut être discuté à l'aide du schéma de principe de la figure 3.
Comme on sait, une montée de tension strictement linéaire dans le temps peut être obtenue à l'aide d'un condensateur qui est chargé avec un courant constant. Le circuit
de la figure 3 est basé sur le même principe. constant. D'autre part, aussi longtemps que le condensateur Cl n'est pas chargé, le augmente aux bornes de R5 ; cette variation est transmise pat l'intermédiaire du conden-sateur de couplage C2 à la base de T3 qui.
devient plus positif. Le transistor T3, rend, de son côté, le transistor T2 encore plus conducteur à cause de la chute de tension qui devient également plus faible aux bornes de la résistance R7, comme conséquence du processus précédent (remontée du potentiel de la base de T3).
Ce processus se déroule cumulativement, les états électriques précédents basculent jusqu'au court-circuit presque complet sur toutes les électrodes dë T2. Le condensateur C1 peut donc se décharger rapidement à l'amplification du transistor T3 aussi élevée que possible. Pour éliminer la contre-réac-tion, on pourrait mettre une capacité en parallèle sur la résistance R6 ( qui est néces-saire pour la stabilité thermique), mais c'est déconseillé parce que les courants de pointe élevés qui en résulteraient, entraîneraient des risques pour les. transistors T2 et T3.
La portion d'aller. - Pour la durée de la portion d'aller, le facteur déterminant est, à côté de la capacité de C1, la valeur
Fréquences basses. - Le dimension-nement de C1 est quelque peu critique.
Avec la tension d'alimentation relativement faible et avec le courant de collecteur élevé, la charge a lieu très rapidement même avec les fortes capacités, et la fréquence devient en conséquence plus élevée. Puisqu'il n'est pas besoin de fréquence basse, la limite inférieure est établie à 100 Hz. Cela cor-respond à une capacité de 4 microfarads pour CL A 10 Hz correspondrait une capa-cité de 40 microfarads environ. Un conden-sateur aussi grand ne pourrait pas être logé dans le coffret prévu. Par ailleurs, on doit exclure l'emploi de condensateurs électro-lytiques à cause du processus de post-formation à l'usage et du changement de capacité pendant l'exploitation, qui en résulte. En outre, des distorsions ap_P.a-raissent à cause des inductances parasites dont les condensateurs électrolytiques ne sont pas exempts.
Fréquences hautes. - Pour les fréquences élevées, les limites sont déterminées par la fréquence de coupure des transistors et par le courant résiduel de T2. Mais le cir-cuit présenté fonctionne jusqu'à 150 Hz avec des condensateurs d'essai reliés provi-soirement.
Le réglage de fréquence
On obtient le réglage fin de la fréquence en modifiant le courant de charge circulant à travers le transistor TL Dans ce but, il est préférable de modifier sa résistance d'émetteur au lieu de la polarisation de base.
Toutefois, quelques difficultés se présentent avec la faible tension d'alimentation (9 V).
• Si on fait R3 trop grand, des distorsions apparaissent à cause de l'influence crois-sante du courant résiduel.
Elles se font sentir vers les extrémités basses des gammes particulières, tandis que vers le haut, c'est la caractéristique appelée puissance transmise maximale du tran-sistor T1 qui détermine une limite.
Le circuit électrique complet
Les problèmes envisagés sont résolus dans le circuit définitif représenté en figure 4.
Il s'est révélé plus pratique de remplacer la résistance R3 par la mise en série de R23 et du transistor T4 faisant fonction de résistance variable. Non seulement la commande du transistor est plus souple, mais l'inductance du potentiomètre équi-valent qui causerait des perturbations aux fréquences élevées, se trouve éliminée. Le transistor T4 est du type OC 602. On peut également utiliser un autre type à condition qu'il possède la même caractéristique de puissance transmise. Pour les transistors T1, T2 et T3, on choisit le type ASY 24 destiné aux fonctions de commutation rapide.
L'ensemble des circuits précédents four-nit une tension en dents de scie. Le dispo-sitif est susceptible de présenter une raideur de front arrière qui varie selon les gammes entre 125 microsecondes (dans la première gamme) et 3 microsecondes (dans la cin-quième gamme - Tableau 1).
On amène la tension en dents de scie prélevée sur le condensateur C1 directement vers l'extérieur sur la borne 2. Les impul-sions sur la base du transistor T3 sont amenées sur la douille 1. Comme il a été mentionné au début, on peut à travers ce raccordement également déclencher et moduler le générateur de dents de scie.
Le générateur de tensions rectangulaires
Le trigger de Schmitt (fig. 4), est un type de montage extrêmement employé en électronique. Indépendamment de son uti-lisation comme générateur de signaux rec-tangulaires, il sert le plus fréquemment à améliorer la raideur des fronts d'ondes.
C'est un circuit bistable dont le bascu-lement est commandé par le passage du potentiel d'une des électrodes du transistor par une valeur bien - déterminée appelée impulsions rectangulaires, la dent de scie est amenée par l'intermédiaire du d'llutres transistors HF conviennent éga-lement. L'étage d'entrée s'est révélé néces-saire afin de garder à -une valeur faible la charge du dispositif de bascule, .qui serait constituée par le diviseur de tension nor-male pour la polarisation du trigger. En
C1
Fig. -4. - Circuit pratique complet du générateur d'impulsions rectangulaires,
effet, dans un trigger de Schmitt à tran-sistors, il convient de tenir compte de la consommation de courant par la base de T6, consommation qui varie brusquement au cours du basculement; Le montage qui
L'étage d'entrée assure l'augmentation de la sensibilité du trigger et empêche la déformation des dents de scie.
On cherche à obtenir des signaux rec-tangulaires dont le rapport cyclique peut varier fortement. Dans ce but, on applique effet de différenciation les distorsions de l'entrée de base qui surgissent aux fré-quences élevées par un effet de cumu-lation dans la zone de base. Pour augmenter la vitesse de basculement, la résistance R19 est shuntée par un condensateur de quelques centaines de picofarads.
Mais ce condensateur n'est pas indis-pensable au fonctionnement du montage.
Dans le trigger de Schmitt, les deux élé-ments actifs ont un couplage continu. C'est à cause des couplages par R19 et R20, que l'ensemble ne peut rester dans un état dans lequel les deux transistors débitent simultanément, mais basculent forcément.
A part de R19, le couplage de réaction de T7 à T6 est assuré par la réunion de leurs émetteurs, ces émetteurs étant raccordés à la masse par la résistance commune R20. des tensions continues. En prévision d'éven-tuels surcharges ou courts-circuits, on peut
les protéger à l'aide d'un condensateur de supplé-mentaire pour prévoir une alimentation extérieure.
La possibilité existe d'élargir la gamme des fréquences vers le.bas en branchant des capacités en parallèle sur les condensateurs de charge Cl déjà montés dans le circuit, ce
Beaucoup de techniciens nous demandent si actuellement, les lampes sont encore utilisées dans les montages électroniques, malgré les progrès constants des transistors. ·
D'après des renseignements puisés aux meil-leures sources nous pouvons affirmer que les tubes électroniques équipent encore un nombre considérable d'appar{Jils de toutes sortes et que cette situation peut durer encore de nombreuses années en raison de la robustesse de ces compo-sants.
Bien entendu, les appareils nouveaux sont pour la plupart équipés de transistors sauf dans les spécialités suivantes :
1° lmission de grande puissance.
2° Certains appareils de mesure où la stabilité est primordiale et pour lesquels les lampes sont encore préférables aux transistors.
On utilise également des lampes, en grand nombre, en assooiation avec les transistors dans les appareils suivants : ·
1° Téléviseurs en noir et blanc.
2° Téléviseurs en couleur.
3° lmetteurs-récepteurs d'amateurs.
De. plus, dans les autres domaines tels que radiorécepteurs, amplificateurs BF, interphones, magnétophones, installations d'enregistrement, on trouve des lampes dans les appareils anciens moins en moins pour /'équipement des nouvelles fabrications mais leur vente subsistera encore pendant plusieurs .années pour le remplacement en cas de panne des appareils les utilisant.
Il est donc nécessaire que les techniciens de la TV. du dépannage et de l'émission d'amateur, tout particulièrement soient encore au courant de la technique des lampes sans toutefois négliger l'étude constante des transistors et de leurs applications.
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