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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Théorie : les autogénérateurs. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radioamateur débutant Principes généraux de la génération d'oscillations On sait que rien ne naît de rien. Afin d'effectuer une action dans la nature, par exemple créer un mouvement, il est nécessaire de dépenser une certaine quantité d'énergie. Les vibrations, y compris électriques, sont l'un des types de mouvement. L'énergie musculaire est nécessaire pour faire pivoter la balançoire, l'énergie de la vapeur ou de l'eau accumulée devant le barrage est nécessaire pour faire tourner la turbine et générer un courant de fréquence industrielle (50 Hz). De la même manière, l'énergie de l'alimentation permet d'exciter un générateur radiofréquence, qui est en fait un convertisseur d'énergie de courant continu en énergie d'oscillations haute fréquence - elles peuvent être amplifiées et amenées au antenne de l'émetteur radio. Dans les tout premiers émetteurs radio, par exemple, les fonctions de génération et d'amplification des oscillations étaient combinées dans un seul appareil, réalisé sur un tube radio puissant (et même plus tôt, sur un éclateur ou un éclateur d'arc ou une machine à haute fréquence). Par la suite, il s'est avéré plus judicieux de générer des oscillations de puissance relativement faible (mais très stables), puis de les amplifier jusqu'au niveau requis. Les générateurs dans lesquels les oscillations se produisent indépendamment sont appelés auto-excités ou auto-oscillateurs, et les amplificateurs de puissance d'oscillations à haute fréquence sont souvent appelés générateurs à excitation externe. Des générateurs de faible puissance - des oscillateurs locaux - se trouvent dans presque tous les récepteurs de radio et de télévision. Ils font partie d'un convertisseur de fréquence - un dispositif qui sert à transférer un signal d'une fréquence reçue vers la fréquence dite intermédiaire, à laquelle se produisent l'amplification, le filtrage et le traitement du signal principaux. Un tel récepteur est appelé superhétérodyne. L'oscillateur contient généralement un élément amplificateur dont la sortie est connectée à l'entrée par un circuit de rétroaction (OS), comme le montre la Fig. 44.
La polarité des oscillations arrivant à l'entrée via le circuit de rétroaction doit être telle qu'elle supporte les oscillations déjà existantes dans le système, en augmentant leur amplitude. Une telle rétroaction est appelée rétroaction positive (POS). Lorsque le coefficient de transmission en boucle de l'élément amplificateur - circuit OS est supérieur à l'unité, la moindre poussée, même les fluctuations thermiques, suffit pour que des oscillations se produisent dans l'auto-oscillateur. Leur amplitude augmentera jusqu'à ce qu'un mécanisme de retenue soit activé, réduisant le gain, par exemple, jusqu'à ce que l'amplitude soit limitée dans l'élément amplificateur. Générateurs de relaxation Si vous utilisez un amplificateur à large bande et un circuit de rétroaction dans le générateur (la large bande signifie transmettre une large gamme de fréquences, des plus basses aux plus élevées), vous obtiendrez un générateur de relaxation. Le processus d'auto-excitation s'y produit si rapidement que même un cycle (période) d'oscillations n'a pas le temps de s'écouler avant que l'élément amplificateur se retrouve en mode saturation (limitation). Après cela, l'appareil doit « se reposer » pendant un certain temps pour revenir à son état d'origine, après quoi le processus sera répété. Les générateurs de relaxation produisent des oscillations non sinusoïdales. Sur leur base, des générateurs d'impulsions courtes de tension rectangulaire, triangulaire ou autre de forme spéciale sont créés. Ils sont utilisés, par exemple, pour générer une tension de balayage dans les téléviseurs. Il n'y a le plus souvent pas d'inductances dans les générateurs de relaxation (à l'exception d'un transformateur dans un générateur bloquant), et la fréquence ou la période d'oscillation est déterminée par la durée de charge et de décharge des condensateurs à travers des résistances, c'est-à-dire la constante de temps des circuits RC ( t = RC). L'un des générateurs de relaxation les plus simples est généralement réalisé sur un déclencheur de Schmitt (Fig. 45, a) - un appareil dont la tension de sortie peut prendre deux valeurs - haute (disons 5 V) et basse (3 V). Si la tension à l'entrée de déclenchement augmente, alors à une certaine valeur (par exemple, 2 V), la tension de sortie devient faible, et lorsque la tension d'entrée descend en dessous d'un autre seuil (par exemple, XNUMX V), elle devient élevée. Ainsi, la caractéristique de transmission d'un déclencheur de Schmitt a la forme d'une boucle d'hystérésis rectangulaire, comme l'indique le chiffre sur son symbole. Le fait que la tension de sortie soit inversée, c'est-à-dire qu'elle ait une polarité inversée par rapport à l'entrée, est indiqué par un cercle sur la broche de sortie du microcircuit. Les déclencheurs Schmitt prêts à l'emploi sont disponibles dans diverses séries de puces numériques produites par l'industrie.
C'est ainsi que fonctionne ce générateur. Après l'avoir allumé, le condensateur C1 est déchargé, la tension à la sortie DD1 est élevée. Le condensateur C1 commence à se charger à travers la résistance R1 et, après un certain temps, la tension atteint le seuil de commutation supérieur du déclencheur (3 V). La tension de sortie chute brusquement jusqu'à zéro et le condensateur commence à se décharger à travers la même résistance. Lorsque la tension chute jusqu'au seuil de commutation inférieur (2 V), la tension de sortie augmente. Ce processus sera répété périodiquement - des auto-oscillations se produiront. La forme de la tension au niveau du condensateur est proche du triangulaire (Fig. 45, b) et à la sortie du générateur elle est rectangulaire (Fig. 45, c). Considérons un autre générateur de relaxation largement utilisé réalisé sur des éléments discrets - un multivibrateur (Fig. 46).
Il s'agit essentiellement d'un amplificateur à transistor à deux étages avec couplage entre les étages via un condensateur d'isolement C1. Le condensateur C2 connecte la sortie de l'amplificateur à l'entrée, créant ainsi un système d'exploitation. Puisque chaque étage inverse le signal, après deux étages, le signal n'est plus inversé et la rétroaction est positive. R1 et R4 sont des résistances de charge en cascade, et R2 et R3 sont des résistances de polarisation qui fixent un certain courant de base initial, assurant la saturation des transistors. Des impulsions antiphases sont formées au niveau des collecteurs des transistors, de forme proche du rectangle. Si les valeurs des résistances et des condensateurs sont les mêmes, les impulsions auront la même durée - un tel multivibrateur est dit symétrique. Avec différentes valeurs de pièces, les impulsions deviendront asymétriques - un demi-cycle est plus court, l'autre est plus long. Le multivibrateur devient asymétrique. Il existe de nombreux circuits de générateurs de relaxation ; vous pouvez les trouver dans la littérature d'ingénierie radio sur la technologie des impulsions. Aujourd'hui, ces dispositifs sont dans la plupart des cas fabriqués sur des microcircuits numériques, ce qui est plus simple, plus pratique et plus fiable. Auteur : V. Polyakov, Moscou
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