Les tuners FM
Dans les ensembles à haute fidélité actuels les tuners FM sont, en général distincts des amplificateurs BF monophoniques ou sté-réophonigues, car le fonctionnement de ces derniers 'peut s'effectuer à partir d'autres sources de BF, comme les pick-ups, les microphones, les magnétophones, etc.
Par contre les tuners FM, donnent à la sortie, une tension BF trop faible pour être utilisée telle queHe. Cette tension, de l'ordre du volt, doit être amplifiée. Lorsqu'il s'agit de stéréophonie, il sera nécessaire de l'appliquer à l'entrée d'un décodeur stéréo multiplex qui donnera à ses deux sorties des signaux BF, dits G et D, c'est-à-dire à appliquer aux amplificateurs des canaux de gauche et de droite.
Dans l'ensemble HI-FI, la distorsion totale, due aux divers éléments de la chaîne, doit être aussi faible que possible. Lorsque l'ensemble comprend un tuner FM, celui-ci et le décodeur qui le suit, doivent contribuer le moins possible à la distorsion globale. requises : bonne sensibilité, tension de sortie de l'ordre du volt, bande passante BF large afin de ne par altérer les signaux stéréo-phoniques, donc possibilité d'éliminer le désaccentuateur, s'il y en a.
La construction d'un tuner FM est actuel-lement axée sur l'emploi des semi-conduc-teurs.
On utilise des transistors et des diodes sous leur forme conventionnelle c'est-à-dire des éléments individuels, ou sous forme d'ensembles groupés dits modules, micro-circuits ou circuits intégrés.
Les circuits intégrés dont il existe un pré-amplificateurs. Les détecteurs dits aussi discriminateurs sont de plusieurs sortes.
Certains sont meilleurs que d'autres, mais
e) détecteur en quadrature, dont l'emploi se répand de plus en plus. l'amplificateur-limiteur MF spécial.
Détecteur à impulsions Ce montage a été décrit en détail par
2° Distorsion harmonique totale, infé-rieure à 0,2
%-30 Rapport de « capture " de 0,5 dB,
contre 3 dB dans le cas des autres montages.
4° Pas de circuits accordés et stabilité montage est assurée pour la partie détection.
BLOC BF de l'ensemble HI-FI complet, y compris le décodeur, s'il s'agit de stéréophonie.
A partir de la sortie du bloc VHF, on trouve : 3 étages limiteurs à 3 transistors ; amplificateur à 1 transistor ; commutateur électronique à 1 transistor ; ligne à retard ; compteur d'impulsions à un transistor ; réjecteur à 10,7 MHz; intégrateur; étage amplificateur BF .à un transistor.
Le montage pratique correspondant est représenté par le schéma de la figure 2.
Lorsque l'alternance positive du signal d'entrée est de 0,6 V ou supérieure à cette valeur, la diode D1 conduit et la sortie est limitée à 0,6 V. De même D20 agit par l'al-ternance négative pour - 0,6 V et au-dessus, en valeurs négatives.
Grâce à la limitation symétrique obtenue de cette manière, la distorsion en phase sera très réduite dans le signal BF.
Le transistor fournit un gain assez faible, de l'ordre de trois fois pour des niveaux de distorsion en BF, ce qui n'est pas admissible dans une chaîne HI-FI. Le rapport de
« capture ", exprimé en décibels, indique l'efficacité du récepteur FM pour éliminer le signal indésirable.
Si la capture, en décibels est de faible valeur, par exemple 0,5 dB, l'appareil peut éliminer des signaux indésirables presque aussi puissants que le signal désiré, ce qui est plus intéressant qu'une capture de valeur plus élevée par exemple 3 dB, ou le signal indésirable n'est éliminé que s'il est faible par rapport au signal à recevoir.
lOOkll
07
470Q
FIG. 2
qs
NPN
08
120n
Pour atteindre un facteur de capture de 0,5 dB, il faut que le dispositif limiteur satisfasse à deux conditions : la modulation d'amplitude, doit être supprimée à 95 % ; la largeur de bande du limiteur-détecteur doit être de 6 MHz au moins.
Un spécialiste américain, Fisher qui a étudié le tuner décrit ici à adopté une bande de 10 MHz.
Considérons d'abord la suppression de la modulation d'amplitude.
Supposons que le signal FM, est -for-tement modulé en amplitude, donc ayant la forme indiquée par la figure 3 (B), dans laquelle on reconnaît la modulation de fréquence par les périodes de durées iné-gales et celle d'amplitude, par les enve-loppes qui ne sont pas des droites.
Cette forme est due à l'influence du signal faible indésirable sur le signal principal, les deux signaux étant à la même fréquence.
Après passage par le premier étage limi-teur, le signal prend la forme indiquée par la figure 3 (C).
On voit que pour les signaux, dont l'am-plitude dépasse
±
0,6 volts, la modulation d'amplitude a été supprimée, mais pour ceux plus faibles que±
0,6 V, elle subsiste.Après passage par le deuxième limiteur, toute modulation d'amplitude disparaît et
REGL. 39kn
LIMIT.
Q4 150pf X
150011
1---o
1tkn
20nF
X2
LIGNE POSITIVE
1 1
F Xr
11ooopF+B1
+ 15V± 10}.
1,skn 56kl'l
Q7
NPN 1011F
+
r
C, SORTIE B.F.120pF.
+
-10kn
470kn 10pF
201'1F
t
lrx
l1ooopF 82
1
IFx
r.l100012F
+20V ±10,%
lë signal a la forme indiquée par la figure 3 (D).
La deuxième condition nécessaire pour obtenir un facteur de capture de 0,5 dB est que la bande soit large.
Ce n'explique par le fait qu'après chaque limitation, des signaux sinusoïdaux se transforment en signaux à sommets rec-tilignes, donc, des signaux à des fréquences nouvelles, plus élevées sont engendrés conformément aux théories de FOURIER.
Ces signaux nouveaux doivent être conservés dans les circuits de limitation, pour éviter une augmentation .de la dis-torsion donc la largeur de bande, doit être suffisamment grande. Cette bande sera de 10 MHz, valeur de la bande globale du limi-teur. Ceci équivaut à environ
±
5 MHz de part et d'autre de 10,7 MHz. Les tran-sistors possèdent, comme les lampes, des capacités d'entrée, de sortie et de réaction.Ces capacités ont pour effet la diminution du gain, aux fréquences les plus élevées et la bande passante est réduite.
Le circuit d'émetteur d'un étage, repro-duit à la figure 3 (A), comprend les résis-tances Ri, R2 et les capacités C1 , C2 • Ces éléments compensent l'effet des capacités du transistor et la bande désirée est obtenue si les éléments ont les valeurs convenables.
+B3 +1sv±10%
Détecteur d'impulsions
Le signal limité, comme celui de la figure 3 (D) est appliqué à un étage commutateur à transistor.
Celui-ci fournit, à la sortie des impulsions qui sont appliquées à une ligne à retard LR.
Le retard produit est de l'ordre de 25 nano-secondes et, pendant ce temps, le détecteur compteur d'impulsions est conducteur. Le compteur d'impulsions est représenté par la figure 4 (A). Il est maintenu conducteur, grâce à l'impulsion retardée de 25 ns et de la diode· D 8 , rendant positive la jonction base-émetteur du transistor Q6 du type NPN.
Avec un transistor idéal, le signal de collecteur sera composé d'impulsions rec-tangulaires de 25 ns de durée (« durée » s'exprime souvent par le mot «largeur») et dont l'amplitude est de 11 V, comme le montre la figure. 4 (B).
Le nombre des impulsions par unité de temps (la seconde) dépend de la valeur de la déviation de fréquence.
On sait que cette déviation ( ou « excur-sion ») est proportionnelle à l'amplitude du signal modulant la HF à l'émission.
Plus grande sera l'amplitude du signal
« modulant », plus il y aura d'impulsions
par seconde, ces impulsions étant comptées par le circuit compteur d'impulsions.
Supposons, par exemple, que le signal modulant est triangulaire comme celui de la figure 4 (D) et que son amplitude est de
Considérons maintenant le même signal triangulaire, mais ayant une amplitude double, 2 V0 de celle du précédent. charge est proportionnelle au nombre d'im-pulsions fournies par le détecteur compteur.
On a par conséquent, aux bornes de C, émet-teur, commun avec contreréaction obtenue en ne découplant pas la résistance d'émet-teur.
Le signal obtenu à la sortie a une dis-torsion harmonique totale in/ érieure à 0,2
%,
On remarquera le circuit éliminateur accordé sur la MF de 10, 7 MHz, monté self-induction élevé, 125 microhenrys, donc un coefficient de surtension Q = 2 n f L /R élevé également. De ce fait, l'effet élimi-nateur est très prononcé.
Afin d'obtenir un signal de sortie BF d'amplitude suffisante, il faut que l'ampli-tude des impulsions soit elle-même de valeur élevée comme c'est le cas dans le présent montage ou elles - atteignent 11 V crête à crête.
Cependant, une tension élevée de col-lecteur et des caractéristiques de commu-tation rapide sont parfois incompatibles dans le cas d'un commutateur à transistors.
La fréquence la plus élevée correspondant à la transmission de ce signal est 22 MHz, bloc HF-mélangeur-oscillateur (voir figures 1 et 2). Dans un montage commercial le bobinage, ni filtre céramique le remplaçant.
Il est alors évident que l'accord et la bande
Ce signal est alors transmis par un conden-sateur de 470 pF, et une ré<;istance de 1 000 ohms à la base du transistor Qi, monté en émetteur commun.
Dans la version décrite ici, les transistors sont des PNP et la ligne de masse est reliée au négatif de l'alimentation.
. La base est polarisée par la résistance de 100 000 fJ, connectée au collecteur qui est polarisé négativement par rapport à l'émet-teur, grâce à la résistance de 1 000 Q, par l'intermédiaire d'une résistance de 1 000 !J. Les étages à transistors Q. et Q3 cette électrode étant d'ailleurs reliée direc-tement à la masse, ligne négative l'en-semble de l'amplificateur moyenne fré-quence.
Passons maintenant au commutateur à transistor Q5• Ce transistor est également un NPN, dont l'émetteur est relié à la masse.
La base reçoit le signal MF amplifié par les quatre transistors précédents. Elle est reliée à la masse et émetteur par la diode D., orientée avec la cathode vers la base et l'anode vers l'émetteur et masse. Lorsque l'alternance du signal appliqué à la base est positive, la base est plus positive que la masse, la diode D7 est polarisée à l'inverse, car la cathode est positive par rapport à l'anode. Cette diode étant bloquée, n'a aucune influence sur le transistor.
Dans ces .conditions le transistor Q5 est conducteur et l'alternance positive appli-quée à la base est amplifiée et inversée.
Elle apparaît, par conséquent sur le col-lecteur de Q5• Lorsque la base de ce tran-sistor reçoit l'alternance négative du signal provenant de Q., la cathode de D 7 devient négative par rapport à l'anode qui est à la masse.
Il en résulte la conduction de la diode.
Dans ces conditions D., constitue une faible résistance, reliant la base à la masse, donc impulsions proviennent des impulsions positives inversées.
Après mise en forme et passage par la ligne à retard, les impulsions sont appliquées à Q6 qui fonctionne selon les indications données plus haut (voir schéma et signaux de la figure 4).
A la sortie du circuit intégrateur, s'ef-fectuant sur la base de Q" il y a un ·signal BF, reconstitution du signal BF, qui module le signal HF de l'émetteur de radiodiffusion à modulation de fréquence.
Ce signal peut être monophonique, donc un signal BF normal, ou stéréophonique et dans ce cas, il s'agit d'un signal composite à bande large de l'ordre 55 kHz. émetteur commun. C'est un transistor NPN,
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45ns
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FIG.4
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dont le gain est réduit en raison de la contre-réaction réalisée en ne découplant pas la
Remarquons également que la base reçoit le signal BF, par l'intermédiaire d'un condensateur électrochimique de 10 micro-farads, afin· que les signaux à fréquence très du domaine des ultra-sons, c'est-à-dire vers 60 000 Hz.
La fréquence la plus basse f • pour laquelle le gain relatif est 0,707 fois le gain maximum de l'étage est donnée par la formule :
Remarquons que dans le circuit de sorue, la capacité de liaison est également de 10 microfarads, ce qui autorise une résis-tance d'entrée du montage suivant, pou-vant être de valeur relativement faible, par exemple 50 000, 5 000 et même moins.
En ce qui concerne les fréquences élevées, soit f.' la limite supérieure pour laquelle
Comme il s'agit d'un transistor choisi spé-cialement pour amplifier sur une large
analogue à la précédente, donne la valeur de f' h si l'on connait R et C. Dans le cas
Deux désaccentuateurs identiq\les seront disposés aux sorties du décodeur.
Le calcul précédent est indispensable pour l'examen d'un schéma de tun.er FM, quel-conque destiné à être suivi d'un décodeur stéréo.
Tensions en divers points
Sur le montage expérimental de la figure 2 des mesures de tensions ont donné les caractéristiques des transistors et des résistances.
Ce transistor NPN est le commutateur. On voit qu'au repos il est à peine conducteur car la base est à 0,3 V, tension légèrement supérieure à celle d'émetteur qui est de O V.
Seule une alternance positivP rendra Q5
conducteur tandis qu'une alternance néga-tive le bloquera par conduction de la diode.
Transistor Q8 : base --- 0,9 V, émetteur la mllsse, des électrodes des transistors, la valeur de la tension d'alimentation et celles des résistances, il est facile de calculer les courants des transistors.
Ainsi, pour Q1 , le courant de collecteur est égal a la tension du collecteur
+
3 V par rapport à la masse divisée par la charge 1 000 ohms ce qui donne 3 mA.POSSESSEURS DE MAGNETOPHONES
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