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Dernière mise à jour : 18/07/2007

Présentation

Petit générateur de signaux rectangulaires, bande 5 KHz à 800 KHz, programmable par pas de 1 KHz et stabilisé par quartz. Ca faisait un petit moment que j'avais fait le prototype, mais ça fonctionnait assez mal dans les basses fréquences. Je suis tombé il n'y a pas longtemps sur la page web Improved CMOS RF Synthesizer de Harry / SM0VPO et j'ai trouvé ce qui n'allait pas. Grâce à Harry, mon petit géné fonctionne désormais très bien, un grand merci à lui ! Autre générateur de même type mais avec des roues codeuses, décrit à la page Générateur HF 002.

Schéma

Le schéma fait apparaitre trois circuits intégrés : un oscillateur / diviseur fixe de type CD4060, un diviseur programmable de type CD4059 et une PLL de type CD4046.

Si on compare ce schéma à celui de Harry, il n'y a guère de différence. Mon idée de départ était de fixer la fréquence de référence à 100 Hz pour travailler avec des pas dix foix plus fins (j'avais ajouté un CD4017 cablé en diviseur par dix, entre la sortie 1 du CD4060 et l'entrée 14 du CD4046), mais j'ai finalement retenu le pas de 1KHz, plus pratique à manipuler. Ma première maquette ne fonctionnait pas bien dans les basses fréquences (l'accrochage de la PLL était aléatoire jusqu'à 10 KHz), en raison d'un mauvais filtre de boucle, constitué d'un classique réseau R+RC (RC avec résistance d'amortissement). Le filtre n'était pas trop "mauvais" en soi, mais ne convenait pas pour travailler sur une plage aussi étendue. J'avoue que le jour où je suis tombé sur la page web du synthé de Harry, j'ai trouvé très drôle la ressemblance entre nos deux schémas. Il faut dire qu'avec un 4046 et avec un 4059, il n'y a pas mille façons de voir les choses. J'ai donc immédiatement essayé son filtre, et hop, grand sourire tout de suite ! Je peux enfin sortir ma petite maquette du tiroir des oubliés.

Fonctionnement

Le signal rectangulaire disponible en sortie est généré par le VCO (Voltage Controlled Oscillator) interne au CD4046, qui intègre de surcroit un comparateur de phase qui fonctionne très bien. Le comparateur de phase compare (il fait son job) le signal généré qui a été préalablement été divisé par le diviseur programmable (entre 3 et 15999 selon position des switches), avec le signal de référence de 1 KHz obtenu grâce au CD4060 et son quartz de 4,096 MHz (on exploite la sortie Q11 du CD4060, où le signal d'origine de 4,096 MHz a été divisé par 2 puissance 12, soit 4096). Si le diviseur programmable CD4059 est configuré pour diviser par 3, la fréquence de sortie du VCO va évoluer jusqu'à ce que sa fréquence divisée par le CD4059 soit égale à 1 kHz. Pour obtenir cette condition, le signal de sortie du VCO doit être de 3 kHz (3 kHz divisé par 3 = 1 kHz). Si maintenant le diviseur programmable CD4059 est configuré pour diviser par 564, la fréquence de sortie du VCO va évoluer jusqu'à ce que sa fréquence divisée par le CD4059 soit égale à 1 kHz. Pour obtenir cette condition, le signal de sortie du VCO doit être de 564 kHz (564 kHz divisé par 564 = 1 kHz). Comme vous pouvez le constater, la fréquence de sortie du VCO correspond, en kHz, au taux de division du diviseur programmable. Bien entendu, ce rapport direct est lié au fait que la fréquence de référence est précisement de 1 kHz. Si on avait choisi cette dernière de valeur 100 Hz au lieu de 1 kHz (comme je l'avais prévu au départ et comme c'est le cas dans le générateur HF 002), la fréquence de sortie du VC0 serait de 3 kHz pour un taux de division de 30.

Prototype

Réalisé sur petite plaque d'expérimentation à pastilles.

J'ai utilisé des "barrettes à picots" avec des cavaliers pour la programmation du diviseur 4059. C'est moins sexy que des roues codeuses, mais c'est plus rapide à cabler. Ce proto fonctionne bien de 3 kHz à 1 MHz, mais sous 12V à la fréquence max, la tension d'erreur du filtre de boucle dépasse les 10V, et au delà ça bloque. Je préfère donc dire que cela fonctionne bien jusqu'à 800 kHz et qu'au delà ça dépendra de la tension d'alim (on peut monter à 15V) et des composants utilisés.

Alimentation

9V à 15V, mais impérativement stabilisée.

Crédits

Je l'ai déjà dit, mais il n'y a pas de mal à le répéter : le choix des composants du filtre de boucle n'est pas de moi, il est de Harry (SM0VPO). Thanks, Harry !

Historique

18/07/2007
- Première mise à disposition