FR2497028A1 - Oscillateur reglable pour circuits electroniques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN OSCILLATEUR REGLABLE. L'OSCILLATEUR COMPREND UN COMPARATEUR T3, T4 QUI COMPARE L'ETAT DE CHARGE D'UN CONDENSATEUR 1 A UN POTENTIEL DE REFERENCE. LE COMPARATEUR T3, T4 REGLE LA CHARGE ET LA DECHARGE DU CONDENSATEUR 1 SUIVANT LA RELATION ENTRE UN SIGNAL REPRESENTATIF DE L'ETAT DE CHARGE DU CONDENSATEUR ET UN SIGNAL DE REFERENCE. L'INVENTION EST PARTICULIEREMENT UTILE POUR LA FORMATION D'UN OSCILLATEUR REGLABLE AYANT UN FONCTIONNEMENT STABLE LORSQUE LA TEMPERATURE VARIE.

Description

La présente invention concerne un oscillateur réglable.

Un type d'oscillateur réglable est l'oscillateur commandé en tension qui est très utilisé dans les circuits à boucle verrouillée en phase.

Un type connu d'oscillateur commandé en tension est le multivibrateur astable décrit dans l'article de "Electronics", 11 septembre 1980, pages 124 à 130.

Dans l'oscillateur d'un multivibrateur astable, la fréquence d'oscillation est réglée par réglage du rapport des courants résiduels dans deux moitiés du circuit multivibrateur.

Un problème posé par ce type connu de circuit est qu'il a une fréquence de fonctionnement qui dépend beaucoup de la température et, dans de nombreuses applications, on doit utiliser des circuits relativement complexes de compensation de la variation de température afin d'obtenir une stabilité globale convenable de la fréquence de fonctionnement lorsque la température varie.

L'invention concerne un oscillateur réglable dans lequel l'acuité du problème précité est très réduite.

Plus précisément, elle concerne un oscillateur réglable qui comporte un dispositif d'emmagasinage de charge, un comparateur destiné à comparer deux signaux dont l'un est représentatif de l'état de charge du dispositif d'emmagasinage et l'autre est un signal de référence, le comparateur étant destiné à régler la charge et la décharge du dispositif d'emmagasinage en fonction des amplitudes relatives des deux signaux afin qu'ils forment un signal oscillant.

Le dispositif d'emmagasinage de charge peut être un condensateur.

Le comparateur peut être disposé afin qu'il dirige le courant et règle ainsi la charge et la décharge du dispositif d'emmagasinage.

Le comparateur peut assurer efficacement la direction du courant dans des circuits miroirs correspondants de courant afin qu'il assure la charge et la décharge du dispositif d'emmagasinage.

Le comparateur peut comprendre un amplificateur différentiel qui transmet un courant de sortie à l'une ou l'autre de deux sorties suivant les amplitudes relatives des deux signaux.

L'amplificateur différentiel peut être formé par deux dispositifs de commutation de courant destinés à commu- ter un courant commun vers l'une ou l'autre des deux sorties.

Les dispositifs de commutation de courant peuvent être des transistors recevant un courant résiduel commun.

Une commande peut assurer le réglage de l'amplitude du courant commun afin qu'elle règle la fréquence d'oscillation de l'oscillateur.

Les deux signaux peuvent être transmis à des entrées correspondantes du comparateur par un circuit suiveur de signaux qui peut être un circuit à transistor à charge d'émetteur.

Un dispositif peut assurer le réglage de l1amplitude du signal de référence en fonction du fait que le dispositif d'emmagasinage se charge ou se décharge.

Le dispositif de réglage de l'amplitude du signal de référence peut comprendre un comparateur supplémentaire destiné à comparer les deux signaux en parallèle avec le premier comparateur et ayant une sortie reliée de manière que.son signal règle l'amplitude du signal de référence.

Le comparateur supplémentaire peut comprendre un amplificateur différentiel supplémentaire destiné à commuter le courant dans l'un ou l'autre de deux trajets dont l'un est relié de manière qu'il règle l'amplitude du signal de référence.

Un courant peut être transmis afin qu'il règle l'amplitude du signal de référence par l'intermédiaire d'un.

circuit de direction de courant qui peut être un circuit miroir de courant.

Le signal de référence peut être un potentiel de référence et peut être dérivé d'un courant qui circule dans une résistance.

Le potentiel de référence peut être réglé afin qu'il prenne une seconde valeur par mise en court-circuit de la résistance.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé dont la figure unique représente un oscillateur réglable selon l'invention.

Le circuit représenté comprend un dispositif d'emmagasinage de charge sous forme d'un condensateur 1 monté entre un potentiel 2 de référence et un noeud 3 du circuit.

Un transistor Tî monté à charge d'émetteur a une base 4 reliée au noeud 3 et un émetteur 5 qui transmet un signal de sortie à- un circuit comparateur. Le circuit comparateur est formé par des transistors T3 et T4 reliés à un amplificateur différentiel et ayant des émetteurs 6 et 7 couplés respectivement l'un à l'autre et à une source 8 d'un courant réglable.

Le transistor T3 a une base 9 qui est reliée à l'émetteur 5 du transistor T1 et qui forme un signal d'entrée du comparateur.

Un second signal d'entrée du comparateur est formé par un signal de référence constitué par un potentiel de référence tiré d'une résistance 10 dont une première borne est reliée au potentiel 2 de référence et une seconde borne est reliée à un noeud 11 de circuit auquel est reliée une source 12 de courant.

Le noeud 11 est relié à la base 12' du transistor
T2 qui, comme le transistor Tî, est monté à charge d'émetteur et a un émetteur 13 relié à la base 14 d'un transistor
T4 afin qu'il forme un potentiel de référence destiné au comparateur.

Le transistor T3 a un collecteur 15 qui alimente un circuit directeur de courant sous forme d'un circuit miroir de courant constitué par des transistors T7 et T8 ayant une conductivité de type opposé à celle du transistor T3.

Les transistors T7 et T8 ont des trajets 16 et 17 de courant de collecteur montés en parallèle et ont des émetteurs reliés au potentiel 2 de référence.

Les transistors T7 et T8 ont des bases reliées 18 et 19 respectivement, la base 18 du transistor T7 étant reliée au trajet 16 du courant de son collecteur. Le courant qui circule dans le trajet 17 du transistor T8 est dirigé par un circuit supplémentaire de direction de courant qui est aussi sous forme d'un circuit miroir de courant comprenant des transistors T9, T10 et T11 de type de conductivité opposée à celle des transistors T7 et T8.

Un courant circulant dans le trajet 17 du collecteur du transistor T8 parvient au collecteur 20 du transistor T9 qui. a une connexion 21 de base commune avec le transistor T10. Ce dernier a un collecteur 22 qui est relié au noeud 3 de circuit et les émetteurs des deux transistors
T9 et T10 sont reliés à un potentiel de référence 23.

Le transistor T71 est monté entre la connexion commune 21 de base et le collecteur 20 du transistor TI, la base 24 du transistor T11 étant reliée au collecteur 20 du transistor T9 alors que l'émetteur 25 du transistor T11 est relié à la connexion comeaune 21 de base.

Le transistor T4 alimente un trajet 26 de courant de collecteur et le courant circulant dans ce trajet 26 est dirigé par un circuit miroir de courant formé par des transistors T12 et T13 ayant tous deux une conductivité de type opposé à celle du transistor T4.

Le transistor T12 a un collecteur 27 relié au collecteur 26 du transistor T4 et une base 28 reliée à la base 29 du transistor T13. La base et le collecteur 28--et 27 du transistor T12 respectivement sont reliés l'un à l'autre et le collecteur 30 du transistor T13 est relié au noeud 3. Les émetteurs des deux transistors T12 et T13 sont reliés au potentiel 2 de référence.

Lors du fonctionnement, les transistors T3 et T4 qui forment un comparateur à amplificateur différentiel se partagent le courant transmis par la source 8 et l'un de ces transistors est mis à l'état conducteur alors que l'autre est mis à l'état non conducteur suivant les amplitudes relatives des potentiels aux noeuds 3 et il, ces potentiels étant transmis au comparateur par lés transistors T1 et T2 montés à charge d'émetteur.

On suppose que le transistor T3 est mis à l'état conducteur si bien que le courant circule dans le collecteur 15 du transistor T3 et dans le trajet 16 de courant de collecteur du transistor T7.

Le circuit miroir de courant formé par les transistors T7 et T8 dirige le courant circulant dans le transistor T3 vers le trajet 17 du courant de collecteur du transistor T8 et ce courant est en outre dirigé par le circuit miroir formé par les transistors T9, T10 et T11 dans le trajet du courant de collecteur du transistor T9 et dans le trajet 22 du courant de collecteur du transistor T10, vers le noeud 3.

Comme le transistor T3 conduit et le transistor
T4 ne conduit pas, les transistors T12 et T13 qui forment un circuit miroir de courant relié au collecteur 26 du transistor T4 sont aussi mis à l'état non conducteur si bien que le courant circulant dans le trajet de collecteur 22 du transistor T10, vers le noeud 3, charge efficacement le condensateur 1 qui est aussi relié à ce noeud 3.

Pendant que le condensateur 1 se charge, un courant circule aussi dans la résistance 10 en provenance de la source 12 de courant et le potentiel au noeud 11 est donc relativement bas.Le potentiel au noeud 3 qui est initialement élevé du fait de la non conduction du transistor T13, diminue linéairement lorsque le condensateur 1 se charge à travers le transistor T10.

Lorsque le potentiel au noeud 3 tombe à une valeur inférieure à celle du noeud 11, l'amplificateur différentiel commute si bien que le courant transmis par la source 8 circule dans le transistor T4 à la suite de la mise à l'état conducteur du transistor T2, alors que les transistors T1 et T3 passent à l'état non conducteur.

Lorsque les transistors T1 et T3 passent à l'état non conducteur, les transistors T7, T8, T9, T10 et T11 passent aussi à l'état non conducteur si bien que le condensateur 1 ne se charge plus. Les transistors T12 et T13 passent alors à l'état conducteur si bien que le courant qui circule dans le collecteur 26 du transistor T4 est dirigé par le circuit miroir formé par les transistors T12 et T13 et s'écoule par le collecteur 30 du transistor 13. Le condensateur 1 se décharge alors à travers le transistor T13 et le potentiel au noeud 3 commence à croitre à nouveau.

Lorsque l'amplificateur differentiel commute si bien que le transistor T3 passe à l'état non conducteur et le transistor T4 passe à l'état conducteur, une seconde partie du circuit oscillateur, décrite dans la suite du présent mémoire, entre en fonctionnement.

Cette seconde partie comprend un comparateur supplémentaire sous forme d'un amplificateur différentiel monté en parallèle avec le comparateur formé par les transistors
T3 et T4. L'amplificateur différentiel a des transistors
T5 et T6 ayant des émetteurs reliés qui reçoivent un courant commun d'une source 31. Le transistor T5 a une base 32 reliée à la base 9 du transistor T3 et un collecteur 33 relié à un potentiel 34 de référence.

Le transistor T6 a de même une base 35 reliée à la base 14 du transistor T4 et il transmet un courant de collecteur par l'intermédiaire du trajet 36 de courant de collecteur et d'un circuit directeur de courant vers le noeud 11.

Le circuit directeur de courant est un circuit miroir de courant supplémentaire formé par des transistors
T14 et T15 de conductivité de type opposé de celle du transistor T4, ces transistors étant reliés en circuit miroir exactement de la même manière que les transistors T7 et
T8. Le transistor T14 a son collecteur relié au trajet 36 de courant de collecteur du transistor TE alors que le transistor T15 a son collecteur relié de manière qu'il alimente le noeud 11, la base et le collecteur du transistor T14 étant reliés.

Pendant que le condensateur I se charge sous l'action du courant qui circule dans le transistor T3, le transistor T5 du comparateur supplémentaire est conducteur mais son courant de collecteur n'a pas d'effet sur le fonctionnement du circuit car son collecteur 33 est relié au potentiel 34 de référence. Cependant, lorsque le comparateur commute si bien que le transistor T4 devient conducteur, le transistor T6 est aussi conducteur et son courant de collecteur s'écoulant dans le trajet 36 est dirigé par le circuit miroir formé par les transistors T14 et T15 vers le noeud 11, et cette opération met en fait en court-circuit la résistance 10 montée entre le noeud 11 et le potentiel 2 de référence.

Lorsque les transistors T3 et T4 commutent alors, le potentiel du noeud 11 augmente brutalement.

Comme décrit précédemment, pendant la décharge du condensateur 1, le potentiel du noeud 3 augmente linéairement et cette augmentation se poursuit jusqu'à ce que le potentiel du noeud 3 dépasse la nouvelle valeur élevée correspondant au noeud 11 à la suite de la commutation des transistors T3 et T4. A ce moment, les transistors T3 et T4 commutent à nouveau si bien que le transistor T3 devient conducteur et le transistor T4, avec les transistors T2, T12, T13,
T14 et T15 passent à l'état non conducteur et le cycle d'opérations se répète.

Le circuit oscille donc et fait apparaître au noeud 3 un signal oscillant sous forme d'une onde triangulaire et, au noeud 11, un signal oscillant sous forme d'une onde rectangulaire.

Lors du réglage de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur, le courant transmis par la source 8 peut être réglé et comme ce courant fournit le courant de charge du condensateur 1, il détermine le temps de charge de ce condensateur et en conséquence le temps nécessaire pour le basculement du circuit.

Le circuit a un fonctionnement stable lorsque la température varie car il est totalement symétrique, les erreurs dues à la température apparaissant du côté de la charge du condensateur étant compensées par des erreurs analogues du côté de décharge et du signal de référence du circuit.

L'analyse suppose que les courants de base circulant dans les transistors T1 et T2 à charge d'émetteur sont négligeables, mais, dans le cas contraire, il peut apparaître une certaine variation de la fréquence en fonction de la température, due à la variation avec la température des courants de base de ces transistors. Cependant, ce comportement peut être compensé d'une manière relativement simple par injection d'un courant équivalent dans les circuits de base de ces transistors.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. Par exemple, bien qu'on ait représenté le dispositif d'emmagasinage de charge sous forme d'un condensateur, cette disposition n'est pas primordiale et tout dispositif convenable d'emma- gasinage de charge peut être utilise.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Oscillateur réglable, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (1) d'emmagasinage de charge, un comparateur (T3, T4) destiné à comparer deux signaux dont l'un est représentatif de l'étant de charge du dispositif (1) d'emmagasinage et l'autre est un signal de référence, le comparateur (T3, T4) étant destiné à régler la charge et la décharge du dispositif (1) d'emmagasinage en fonction des amplitudes relatives des deux signaux de manière qu'il forme un signal oscillant.

2. Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (1) d'emmagasinage de charge est un condensateur.

3. Oscillateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le comparateur (T3, T4) est destiné à diriger un courant de commande de la charge et de la décharge du dispositif (1) d'emmagasinage de charge.

4. Oscillateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le comparateur (T3, T4) assure la direction du courant dans des circuits miroirs de courant correspondants (T7, T8 ; T12, T13) destinés à charger et décharger le dispositif (1) d'emmagasinage de charge.

5. Oscillateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le comparateur (T3,

T4) comprend un amplificateur différentiel qui transmet un courant de sortie à l'une ou l'autre de deux sorties d'après les amplitudes relatives des deux signaux.

6. Oscillateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel (T3, T4) est formé par deux dispositifs de commutation de courant (T3, T4) destinés à commuter un courant commun vers l'une ou l'autre de deux sorties.

7, Oscillateur selon la revendication 6, caractérisé en cè que les dispositifs de commutation de courant (T3,

T4) sont des transistors qui reçoivent un courant résiduel commun.

8. Oscillateur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il assure le réglage de l'amplitude du courant commun afin qu'il règle la fréquence d'oscillation de l'oscillateur.

9. Oscillateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux signaux sont transmis à des entrées respectives du comparateur (T3,

T4) par un circuit suiveur de signaux correspondant.

le. Oscillateur selon 1'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de réglage de l'amplitude de référence en fonction du fait que le dispositif (1) d'emmagasinage de charge se charge ou se décharge.

11. Oscillateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de l'amplitude du signal de référence comprend un comparateur supplémentaire (T5,

T6) destiné à comparer les deux signaux en parallèle avec le premier comparateur (T3, T4) et ayant une sortie reliée de manière qu'elle règle l'amplitude du signal de référence.

12. Oscillateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le comparateur supplémentaire (T5, T6) comprend un amplificateur différentiel supplémentaire destiné à commuter le courant vers l'un ou l'autre de deux trajets dont l'un est relié de manière qu'il règle l'amplitude du signal de référence.

13. Oscillateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le courant est transmis de manière qu'il règle l'amplitude du signal de référence, par l'intermédiaire d'un circuit de direction de courant (T14, T1S).

14. Oscillateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le circuit de direction de courant (T14, T15) est un circuit miroir de courant.