Apprendre l' Electronique en Partant de Zéro - Niveau 3

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llectroniqueen partant de zro Niveau 3

Ce pictogramme mrite une explication. Son objet est dalerter le lecteur sur la menace que reprsente pour lavenir de lcrit, particulirement dans le domaine de ldition technique et universitaire, le dveloppement massif du photocopillage. Le Code de la proprit intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit en effet expressment la photocopie usage collectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique sest gnralise dans les tablissements denseignement suprieur, provoquant une baisse brutale

des achats de livres et de revues, au point que la possibilit mme, pour les auteurs, de crer des uvres nouvelles et de les faire diter correctement est aujourdhui menace. Nous rappelons donc que toute reproduction, partielle ou totale, de la prsente publication est interdite sans autorisation crite de lauteur ou de ses ayants droit ou ayants cause. Droger cette autorisation constituerait donc une contrefaon sanctionne par les articles425 et suivants du Code pnal.

La loi du 11 mars 1957 nautorisant, aux termes des alinas 2 et 3 de larticle 41, dune part, que les copies ou reproductions strictement rserves lusage priv du copiste et non destines une utilisation collective, et, dautre part, que les analyses et les courtes citations dans un but dexemple et dillustration, toute reproduction intgrale ou partielle, faite sans le consentement de lauteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite (alina 1er de larticle 40).Cette reprsentation ou reproduction, par quelque procd que ce soit, constituerait donc une contrefaon sanctionne par les articles 425 et suivants du Code pnal.

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llectroniqueen partant de zro Niveau 3

Cet ouvrage est une compilation du Cours dlectronique en Partant de Zro parus dans les numros 55 79 de la revue ELECTRONIQUE et Loisirs magazine.

SOMMAIRE COURS NIVEAU 3LEON N 38-1 Le principe de fonctionnement des rcepteurs superhtrodynes premire partie: la thorieLoscillateur avec un inverseur TTL de type dclench ou triggered inverter. Loscillateur avec trois inverseurs TTL de type non dclench. Loscillateur avec deux inverseurs TTL de type non dclench.

Endodyne - Ultradyne - Tropodyne - Htrodyne. Comment fonctionne un superhtrodyne Loscillateur dun superhtrodyne

LEON N 40-1-2 LEON N 38-2 deuxime partie : mise en application Construction dun rcepteur Ondes MoyennesLa ralisation pratique Le rglage La rception des OM

LEON N 39-1 Comment concevoir un metteur premire partie : la thorie

Que signifie adapter une impdance? Relier un collecteur la base dun transistor amplificateur. Adapter un transistor final une impdance normalisede 50 ou 75 ohms. Le transistor amplificateur de puissance La frquence de travail La puissance de sortie La tension de travail Le gain en dB Les ultimes conseils

Les oscillateurs avec un inverseur C/MOS de type dclench. Loscillateur trois inverseurs C/MOS non dclenchs. Loscillateur deux inverseurs C/MOS non dclenchs. Loscillateur NE555 Les oscillateurs quartz avec des circuits intgrs TTL-HC/MOS-C/MOS. Les circuits intgrs TTL, HC/MOS et C/MOS Loscillateur un inverseur HC/MOS Loscillateur NAND type HC/MOS Loscillateur trois inverseurs TTL Loscillateur inverseur C/MOS Loscillateur NAND type C/MOS Les derniers conseils La tolrance des quartz Conclusion

LEON N 40-2 Comment convertir la gamme des 27 MHz sur les ondes moyennes?. Les oscillateurs numriques deuxime partie : mise en pratiqueConvertir le 27 MHz sur les ondes moyennes Le schma lectrique La ralisation pratique La liaison au rcepteur

LEON N 39-2-1 Comment concevoir un metteur deuxime partie : mise en pratiqueLe schma lectrique Le calcul du filtre passe-bas Ltage de modulation La ralisation pratique de lmetteur La ralisation pratique du modulateur Le rglage de lmetteur

LEON N 39-2-2 Comment concevoir un metteur deuxime partie : mise en pratiqueLa sonde de charge de 50 ou 75 ohms Comment relier le modulateur Le diple metteur Le montage dans le botier

LEON N 40-3 Construction de deux temporisateurs NE555 Les oscillateurs numriques troisime partie : mise en pratiqueLe premier temporisateur Le calcul de la dure en secondes Le calcul de la frquence Linverseur S1 vers C1-C2 Linverseur S1 vers C3-C4 Le circuit intgr diviseur 4020 Les dures thoriques et les dures relles Le deuxime temporisateur Comment contrler les dures maximales La ralisation pratique du premier temporisateur La ralisation pratique du deuxime temporisateur Les rglages Conclusion Les contacts de sortie du relais

LEON N 40-1 Les oscillateurs numriques premire partie : la thorie

Les oscillateurs numriques avec des circuits intgrs TTL et C/MOS.

SOMMAIRE COURS NIVEAU 3LEON N 41-1 Les amplificateurs en classe A, B ou C premire partieRalisation pratique Montage dans le botier Rglage du condensateur ajustable C16 Comment construire ce montage ?

Les amplificateurs en classes A, B, AB et C Polarisation de la Base Le courant de Collecteur Graphe dun transistor Un transistor en classe A

LEON N 44 CD40103 Le compteur CD40103 8 bits

LEON N 41-2 Les amplificateurs en classe A, B ou C deuxime partie et finUn transistor en classe B Un transistor en classe AB Un transistor en classe C

La signification des indications sur les broches Un test de comprhension Conclusion Construire ce montage

LEON N 45 Les nombres binaires et hexadcimauxLa numration dcimale La numration binaire La numration hexadcimale La conversion de dcimal en hexadcimal La conversion dhexadcimal en dcimal La conversion de dcimal en binaire La conversion de binaire en dcimal Une autre mthode pour convertir les binaires en hexadcimaux et vice versa Si vous voulez utiliser lordinateur Conclusion

LEON N 42 Les FLIP-FLOP

Comment fonctionne un circuit FLIP-FLOP Le FLIP-FLOP de type SET-RESET avec NAND Le FLIP-FLOP de type SET-RESET avec NOR Une impulsion peut remplacer le poussoir Un relais de type ON/OFF Un commutateur lectronique Le FLIP-FLOP de type D Le FLIP-FLOP D comme diviseur de frquence Un montage exprimental pour FLIP-FLOP Set-Reset Le schma lectrique et la ralisation pratique

LEON N 43-1 Un frquencemtre analogique pour multimtre aiguille ou numriqueSchma lectrique Ralisation pratique Montage dans le botier Quel testeur (multimtre) utiliser? Rglages Sensibilit dentre

LEON N 46 Le PUT ou transistor inijonction programmableLes PUT, thyristor, UJT et autre triac Le PUT, P comme programmable Facteur Z versus valeurs de R1-R2 Exemples de calculs de la frquence La diminution de la valeur de la frquence Laugmentation de la valeur de la frquence La valeur des deux rsistances R1-R2 Le signal en dents de scie parfaitement linaire

LEON N 43-2-1 Mise en pratique Un frquencemtre numrique 5 chiffres 10 MHzMise en pratique Tension alternative et frquence Ltage base de temps Ltage dentre tage compteur-dcodeur de LCD

Premier montage dapplication : un variateur de lumire pour ampoule secteur 230 VLe schma lectrique La ralisation pratique Comment construire ce montage?

Deuxime montage dapplication : un variateur de lumire onde entireLe schma lectrique La ralisation pratique Comment construire ce montage?

LEON N 43-2-2

Les signaux de Latch et de Reset tage dalimentation

Troisime montage dapplication: Un clignotant secteur 230 VLe schma lectrique La ralisation pratique

SOMMAIRE COURS NIVEAU 3Comment construire ce montage? tage redresseur deux diodes (figures 3 et 4) tage redresseur quatre diodes (figures 6 et 7) Le passage de la tension impulsionnelle la tension continue Le redresseur une demi onde Le redresseur double demi onde Le rsidu de tension alternative Comment liminer londulation rsiduelle

LEON N 47-1 Premire partie : Comment utiliser loscillloscopeNotre initiative La face avant Les commandes de loscilloscope Les commandes VERTICAL MODE Exemples de calcul Le trigger (dclencheur) dans loscilloscope

LEON N 47-2 Deuxime partie : Comment mesurer des tensions continues avec loscilloscopeLa sonde Le calibrage de la sonde Si vous ne voyez aucune onde carre Une sonde conomique Mesure des tensions continues Un exemple de mesure cc Pour trouver les dcimales Si on ne dispose pas du Tableau 1 La mesure des tensions inconnues

LEON N 47- 5 Cinquime partie : Le signal carr et son rapport cyclique visualiss loscilloscopeLe calcul du rapport cyclique en pourcent Le calcul de la dure et de la frquence Lamplitude dun signal carr Lutilisation du rapport cyclique pour faire varier une tension

LEON N 47- 6 sixime partie : Utiliser loscilloscope comme un inductancemtre (ou selfmtre)Les premires oprations effectuer Poursuite des oprations Mesurer linductance des selfs La frquence daccord descend jusquaux khz La bande du signal est troite La self bobine sur noyau torique La capacit daccord La frquence daccord dune MF La frquence des filtres cramiques Conclusion

LEON N 47- 3 Troisime partie : Comment mesurer des tensions alternatives de 50 Hz avec loscilloscopeLa mesure des tensions alternatives 50 Hz Un exemple de mesure AC Tension efficace Veff et tension crte-crte Vpp Vpp signal sinusodal Vpp signal triangulaire Vpp signal carr

LEON N 47- 4 quatrime partie : Comment utiliser loscilloscope pour mesurer des tensions alternatives de 50 Hz avec loscilloscopeLtage redresseur une seule diode Ltage redresseur deux diodes Ltage redresseur quatre diodes Comment paramtrer loscilloscope La mesure de la tension redresse sur le schma lectrique de la figure 1 La mesure de la tension redresse sur le schma lectrique de la figure 2 La mesure de la tension redresse sur le schma lectrique de la figure 3 La mesure de la tension redresse sur le schma lectrique de la figure 4 La mesure de la tension redresse par pont de diodes sur le schma lectrique de la figure 6 La mesure de la tension redressepar pont de diodes sur le schma lectrique de la figure 7 La mesure de la tension lentre dun redresseur tage redresseur une diode (figures 1 et 2)

LEON N 47- 7 Septime partie : Loscilloscope et les figures de LissajousLe schma lectrique La ralisation pratique Comment rgler les commandes de loscilloscope Comment obtenir ellipses et cercles Si vous disposez dun GNRATEUR BF Inversons les entres X-Y Signaux sinusodaux et signaux carrs Conclusion Comment construire ce montage?

LE NIV O EA N U3 N

38 -1

LE COURS

llectroniqueen partant de zropremire partie : la thorie

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Le principe de fonctionnement des rcepteurs superhtrodynesDans les annes trente, quand apparaissent les premiers rcepteurs superhtrodynes, convertissant les signaux reus en une frquence fixe, tout le monde comprend que le succs de ce circuit rvolutionnaire est d sa grande sensibilit et son excellente slectivit par rapport aux rcepteurs simples amplification directe. Mme aprs quelque 70 ans, ce circuit conversion de frquence est toujours utilis pour raliser les rcepteurs AM - FM, les tlphones portables et les tlviseurs. Ce qui a chang avec les superhtrodynes modernes, par rapport ceux des annes trente, cest seulement les composants actifs : en effet, les tubes thermooniques, ces mastodontes, si gourmands en nergie et en tension, ont t remplacs par les minuscules transistors, FET ou MOSFET, mais le principe de fonctionnement est rest inchang. Cette Leon, en deux parties, vous explique justement le principe de fonctionnement dun rcepteur superhtrodyne dune manire simple et nous sommes certains quainsi vous le comprendrez tous. Dans cette premire partie nous allons tudier la thorie. Dans la seconde, nous passerons la pratique avec la ralisation dun rcepteur superhtrodyne simple pour ondes moyennes (OM ou PO ou MW*).ELECTRONIQUE et Loisirs magazineFigure 361 : Une des toutes premires publicits, datant des annes vingt, incitant acheter un poste de radio. Le texte en allemand dit : Quel poste de radio choisir ?.

Comme nous venons de le dire dans notre introduction : place, dabord, la thorie en tudiant tout de suite le fonctionnement dun rcepteur superhtrodyne.

Le principe de fonctionnement des rcepteurs superhtrodynesAu dbut de ce Cours, nous vous avons dj propos de construire un rcepteur pour Ondes Moyennes simple utilisant deux FET et un circuit intgr comme tage final. Dans les annes trente, pour acqurir un rcepteur radio aussi simple, mais utilisant des tubes lectroniques ou lampes (puisquil nexistait aucun transistor ou FET ni encore moins des circuits intgrs), il fallait dbourser six fois le salaire mensuel dun employ et douze fois celui dun ouvrier ! Ces postes taient donc des objets de luxe que bien peu de gens pouvaient se payer.*Plusieurs appelations peuvent tre donnes cette bande de frquences : OM = Ondes Moyennes ( ne pas confondre avec lexpression radioamateur OM qui signifie Old Man). PO = Petites Ondes et MW = Middle Wave en anglais ou Mittelwelle en allemand.

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Cours dElectronique - Niveau 3

LE COURSdans le rcepteur produisaient deux frquences supplmentaires. Lune gale la somme des deux frquences : 1 200 + 1 210 = 2 410 kHz et lautre gale la diffrence entre la frquence suprieure et la frquence infrieure : 1 210 1 200 = 10 kHz La frquence de 10 kHz entrant dans la gamme audio, on lentendait dans le poste comme un sifflement aigu. Si le rcepteur tait accord sur une station mettant sur 750 kHz et sil existait une station voisine en frquence sur 763 kHz, ces deux frquences entrant en mme temps dans le rcepteur produisaient deux frquences supplmentaires. Lune gale la somme des deux frquences : 750 + 763= 1 518 kHz et lautre gale la diffrence entre la frquence suprieure et la frquence infrieure : 763 755 = 8 kHz

Figure 362 : Dans les tout premiers postes de radio, qui ntaient pas encore des superhtrodynes, on avait besoin de beaucoup de boutons pour accorder tous les tages amplificateurs HF. Comme les transistors nexistaient pas encore, on utilisait deux grosses piles, lune de 6 V pour chauffer les filaments et lautre de 90 V pour fournir la tension anodique des lampes ou tubes lectroniques, encore appels thermooniques.

Tant que les stations mettrices se comptaient sur les doigts dune main, de tels rcepteurs permettaient une bonne rception, mais petit petit les metteurs se multiplirent et augmentrent leur puissance sans limite : en effet, cause de leur faible slectivit, ces rcepteurs captaient, en plus de la station sur laquelle ils taient accords, la musique ou la parole des metteurs voisins en frquence, le tout accompa-

gn de sifflements fastidieux. Ces sifflements se produisaient quand deux frquences adjacentes, en se mlangeant, produisaient une troisime frquence comprise de la bande audio. En fait si le rcepteur tait accord sur une station mettant sur 1 200 kHz et sil existait une station voisine en frquence sur 1 210 kHz, ces deux frquences entrant en mme temps

Figure 363 : En 1924, on pense embellir les postes de radio en les insrant dans un coffret en bois, lbnisterie. Le haut-parleur nest encore quun cornet et la fidlit du son laisse beaucoup dsirer.

Figure 364 : Dans les annes 1928-1930 apparaissent les premiers rcepteurs superhtrodynes. Le coffret, toujours en bois, est rendu plus lgant et le cornet est remplac par un haut-parleur, ou saladier, interne et la qualit sonore samliore. Plus tard, les postes de bas de gamme seront en baklite.

ELECTRONIQUE et Loisirs magazine

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LE COURS(F1) (F2) (F1+F2) (F1-F2)

F1C2

R1

R3C

TR1B

F1

E

Figure 366 : En appliquant sur lmetteur du transistor un signal prlev sur un gnrateur HF, on trouve sur le collecteur quatre frquences diffrentes.

F1C2

R1

R3C

TR1B

E

C3

L1

C1

R2

R4

F2 GENERATEUR HF

L1

C1

R2

R4

C3

Figure 365 : Sur le collecteur du transistor dun pramplificateur HF ordinaire, on trouve la frquence accorde par le circuit dentre L1-C1.

R1

F1C2B

C4

L2

L3

F4

TR1

C

La frquence de 8 kHz entrant dans la gamme audio, on lentendait dans le poste comme un sifflement aigu. Pour liminer ces sifflements produits par le mlange de deux frquences proches lune de lautre, certains chercheurs conurent des rcepteurs plus slectifs, brevets sous des noms assez fantasques :

E

C3

L1

C1

R2

R4

F2 GNRATEUR HF

Figure 367 : En appliquant sur le collecteur un circuit accord sur 455 kHz (L2-C4), on prlve seulement F4 et non les autres F1-F2-F3.

Comment fonctionne un superhtrodyneNous allons maintenant vous expliquer comment, dans un rcepteur superhtrodyne, on peut convertir une frquence quelconque en une troisime nentrant pas dans la gamme audio. Si nous ralisons un tage amplificateur HF, comme le montre la figure 365, nous savons que sur le collecteur du transistor nous obtenons la frquence accorde par la self L1 et le condensateur variable C1. Si, en tournant laxe de C1, nous faisons laccord sur une station mettant sur 1 200 kHz, sur le collecteur nous obtenons les 1 200 kHz amplifis. Donc, si nous nous accordons sur une station mettant sur 1 480 kHz, nous obtenons sur le collecteur les 1 480 kHz amplifis. Par consquent, si nous assimilons ces kHz des poids en grammes, en les mesurant avec une balance, nous lisons 630 - 1 200 - 1 480 grammes, comme le montre la figure 368. Si, sur lmetteur du transistor de ltage amplificateur de la figure 366, nous

appliquons un signal prlev sur un gnrateur HF externe, sur le collecteur nous retrouvons bien quatre frquences : F1 = frquence daccord de L1 et C1, F2 = frquence du gnrateur HF applique sur lmetteur, F3 = frquence gale la somme F1+F2, F4 = frquence gale la diffrence entre la frquence la plus leve et la frquence la plus basse. Donc, si nous accordons L1-C1 sur la frquence de 630 kHz et si nous appliquons sur lmetteur du transistor une frquence de 1 085 kHz, sur le collecteur nous obtenons ces quatre frquences : F1 = 630 kHz F2 = 1 085 kHz F3 = 1 780 kHz (630 + 1 085) F4 = 455 kHz (1 085 630) Si nous montons sur le collecteur un

Endodyne - Ultradyne Tropodyne - Htrodyne.Pour tous ces rcepteurs, le signal capt tait mlang avec un signal HF produit par un oscillateur interne, de manire obtenir une troisime frquence nentrant pas dans la gamme audio par soustraction de la frquence la plus basse la frquence la plus haute. De tous ces rcepteurs sortit un rcepteur techniquement perfectionn, cest le fameux superhtrodyne. Dans un superhtrodyne se trouve un double condensateur variable : une cage (cest ainsi quon appelle une section de ce CV) tait utilise pour saccorder sur lmetteur et lautre pour faire varier la frquence produite par loscillateur local HF.

Figure 368 : Considrons les kHz comme des poids en grammes, si vous accordez le circuit L1-C1 de la figure 365 sur 630 kHz et que vous mettez ce poids sur une balance, cette dernire vous indique 630 grammes. Si en revanche vous vous accordez sur 1 200 kHz ou 1 480 kHz, la balance vous indique respectivement 1 200 et 1 480 grammes.

630 g

1200 g

1480 g

630 g

1200 g

1480 g


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LE COURSFigure 369 : Si lon met le poids F1 (accord par L1-C1) sur le plateau de gauche et le poids F2 du gnrateur HF sur le plateau de droite, la balance vous indique la diffrence entre les deux. Si la frquence F2 est toujours suprieure de 455 grammes par rapport F1, laiguille de la balance reste immobile sur 455 grammes, soit sur une valeur gale F2 F1 = F4.

455 g

455 g

455 g

630 g

1085 g

1200 g

1655 g

1480 g

1935 g

circuit daccord (L2-C4) accord sur les 455 kHz, comme le montre la figure 367, nous prlevons seulement F4 et non les frquences F1-F2-F3. Si nous accordons L1-C1 sur la frquence de 1 200 kHz et si nous appliquons sur lmetteur du transistor une frquence de 1 655 kHz, sur le collecteur nous obtenons ces quatre frquences : F1 = 1 200 kHz F2 = 1 655 kHz F3 = 2 855 kHz (1 200 + 1 655) F4 = 455 kHz (1 655 1 200) Comme il y a un circuit accord sur 455 kHz sur le collecteur (L2-C4), nous prlevons seulement la frquence F4 de 455 kHz et non les frquences F1-F2-F3. Si nous accordons L1-C1 sur la frquence de 1 480 kHz et si nous appliquons sur lmetteur du transistor une frquence de 1 935 kHz, sur le collecteur nous obtenons ces quatre frquences : F1 = 1 480 kHz F2 = 1 935 kHz F3 = 3 415 kHz (1 480 + 1 935) F4 = 455 kHz (1 935 1 480) L encore nous prlevons sur le collecteur la seule frquence F4 de 455 kHz, car L2-C4 sont accords sur cette frquence. Nous avons dmontr que, quelle que soit la frquence accorde avec L1-C1, nous pouvons la convertir en une frquence fixe de 455 kHz, condition dappliquer sur lmetteur une frquence F2 de 455 kHz, suprieure la F1. La comparaison avec la balance, aussi simpliste soit elle, sert nanmoins mieux clairer le concept de superhtrodyne : en effet, en appliquant sur ses deux plateaux les diffrents poids, on obtient toujours le poids total. Si, sur lun des plateaux, nous posons un poids de 630 grammes et sur lautre un poids de 1 085 grammes, la balance indique un poids de :

1 085 630 = 455 grammes (figure 369) Si, sur lun des plateaux, nous posons un poids de 1 200 grammes et sur lautre un poids de 1 655 grammes, la balance indique nouveau un poids de : 1 655 1 200 = 455 grammes (figure 369) Si, sur lun des plateaux, nous posons un poids de 1 480 grammes et sur lautre un poids de 1 935 grammes, la balance indique encore un poids de : 1 935 1 480 = 455 grammes (figure 369) En convertissant toutes les frquences captes en une frquence fixe de 455 kHz, il est plus simple de raliser des tages amplificateurs Moyenne Frquence (MF) trs slectifs.

Figure 370 : Photo trs rare dun poste de radio Ballila de 1934 quipant toutes les coles italiennes. Il tait vendu 490 lires, soit plus de dix fois la paie mensuelle dun ouvrier !

Loscillateur dun superhtrodyneAu sein dun rcepteur superhtrodyne conu pour capter les frquences de la bande Ondes Moyennes, de 500 kHz 1 600 kHz, nous trouvons un oscillateur HF capable de produire une frquence suprieure de 455 kHz la frquence daccord de L1-C1. Par consquent, pour capter une station mettant sur 560 kHz, nous devons accorder son oscillateur local interne sur la frquence de 1 015 kHz : en effet, si nous calculons la diffrence entre la frquence suprieure et la frquence infrieure, nous obtenons : 1 015 560 = 455 kHz Pour capter une seconde station mettant sur 1 310 kHz, nous devons accorder loscillateur local sur 1 765 kHz : en effet, si nous calculons la diffrence entre la frquence suprieure et la frquence infrieure, nous obtenons : 1 765 1 310 = 455 kHz

Figure 371 : Les superhtrodynes familiaux de 1936 ne comportaient que trois boutons, un pour passer de OM en OC et vice versa, un pour laccord sur la station dsire et le dernier pour le volume.


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LE COURSLe Tableau 17 montre quelle frquence doit produire loscillateur local pour obtenir par mlange avec la frquence recevoir une troisime frquence fixe et toujours gale 455 kHz. La premire colonne indique la frquence de loscillateur local ; la deuxime, la frquence recevoir et, la troisime, la moyenne frquence fixe de conversion. En convertissant nimporte quelle frquence capte en valeur fixe de 455 kHz, on peut obtenir des rcepteurs trs slectifs ne produisant plus les sifflements gnants dautrefois. CetteTableau 17 Frquence oscillateur 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 955 kHz 055 kHz 155 kHz 255 kHz 355 kHz 455 kHz 555 kHz 655 kHz 755 kHz 855 kHz 955 kHz 055 kHz Frquence recevoir 500 kHz 600 kHz 700 kHz 800 kHz 900 kHz 1 000 kHz 1 100 kHz 1 200 kHz 1 300 kHz 1 400 kHz 1 500 kHz 1 600 kHz Frquence de conversion 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz

Figure 372 : Au fil des ans on cherche rendre lbnisterie toujours plus esthtique et donc plus moderne. Vous le voyez, le cadran ou chelle daccord sur les frquences des stations, indiquant la frquence en kHz pour les OM et en MHz pour les OC, sagrandit.

La valeur de MF de 455 local sur 90,455 MHz, mais aussi en kHz est utilise seulement laccordant sur 89,545 MHz. pour les rcepteurs OM et En effet, si lon soustrait 90,455 MHz OC, pour les VHF-UHF on 90,000 MHz, on obtient bien se sert dune MF de 10,7 455 kHz. De mme si lon soustrait MHz. Cette dcision a t 90,000 MHz 89,545 MHz, on obtient prise quand on a constat bien 455 kHz encore. quen utilisant une MF de 455 Tableau 19 kHz dans un rcepteur VHFFrquence Frquence Frquence UHF le mme recevoir de conversion oscillateur metteur tait 100,7 MHz 90 MHz 10,7 MHz capt deux 101,7 MHz 91 MHz 10,7 MHz fois sur deux 102,7 MHz 92 MHz 10,7 MHz frquences 103,7 MHz 93 MHz 10,7 MHz diffrentes.104,7 105,7 106,7 107,7 108,7 109,7 110,7 MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz 94 MHz 95 MHz 96 MHz 97 MHz 98 MHz 99 MHz 100 MHz 10,7 MHz 10,7 MHz 10,7 MHz 10,7 MHz 10,7 MHz 10,7 MHz 10,7 MHz

conversion de frquence peut tre ralise sur toutes les bandes de frquences, Ondes Moyennes, Ondes Courtes, VHF et UHF. Si, par exemple, nous voulons recevoir les stations mettant en OC, entre 5 000 et 10 000 kHz, soit 5-10 MHz, il suffit que loscillateur HF local prsent lintrieur du superhtrodyne produise une frquence suprieure de 455 kHz la frquence que lon souhaite capter, comme le montre le Tableau 18. Prcisons que la frquence de conversion peut tre prtablie sur des valeurs diffrentes de celle de 455 kHz, il suffit de changer la frquence produite par loscillateur local. Si, par exemple, nous voulons convertir toutes les stations mettant sur les frquences de 90 100 MHz en une valeur de Moyenne Frquence de 10,7 MHz, il suffit de raliser un tage oscillateur HF produisant une frquence suprieure de 10,7 MHz celle que lon souhaite recevoir, comme le montre le Tableau 19.

La premire fois, on le captait quand loscillateur local tait accord sur une frquence de 455 kHz plus haute, la seconde fois lorsquil saccordait sur une frquence de 455 kHz plus basse. Quand un metteur mettant sur une frquence de 90 MHz, par exemple, on le captait en accordant loscillateurTableau 18

La frquence de 90,000 MHz capte quand loscillateur local produisait une frquence infrieure de 455 kHz fut baptise frquence-image. En utilisant des rcepteurs VHF-UHF avec une MF accorde sur 10,7 MHz ce dfaut est automatiquement limin. Donc, pour recevoir une station mettant sur 90 MHz, loscillateur local doit produire une frquence de 100,7 MHz afin dobtenir par soustraction entre la frquence suprieure et la frquence infrieure 10,7 MHz, en effet : 100,7 90 = 10,7 MHz Vous devez vous demander si, en utilisant une MF sur 10,7 MHz, nous nobtenons pas nouveau

Frquence oscillateur 5 455 kHz 5 555 kHz 5 655 kHz 5 755 kHz 5 855 kHz 5 955 kHz 6 455 kHz 6 955 kHz 7 455 kHz 7 955 kHz 8 455 kHz 8 955 kHz 9 455 kHz 10 455 kHz

Frquence recevoir 5 000 kHz 5 100 kHz 5 200 kHz 5 300 kHz 5 400 kHz 5 500 kHz 6 000 kHz 6 500 kHz 7 000 kHz 7 500 kHz 8 000 kHz 8 500 kHz 9 000 kHz 10 000 kHz

Frquence de conversion 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz 455 kHz


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LE COURS

Figure 373 : Vers 1939-1940 les postes de radio comportent un vaste cadran des frquences o sinscrivent en plus de ces frquences les noms des stations OM nationales ou trangres. Photo dun vieux superhtrodyne Ducati, marque bolognaise, vendu dans les annes 1940-1946.

Figure 374 : Dans tous les rcepteurs superhtrodynes se trouvait un CV (condensateur variable) deux cages. Une pour saccorder sur la station recevoir et lautre pour faire varier la frquence de loscillateur local.

une frquence image lorsque loscillateur local produit une frquence de 79,3 MHz. En effet, si nous soustrayons 90 MHz cette frquence nous obtenons nouveau 10,7 MHz : 90 79,3 = 10,7 MHz En fait, cette frquence image nest jamais capte car, lorsque loscillateur local produit 79,3 MHz, automatiquement le circuit daccord L1-C1 est accord sur la frquence de : 79,3 10,7 = 68,6 MHz Par consquent le circuit daccord L1C1 se trouvant lentre laisse passer la frquence de 68,6 MHz mais pas celle de 90 MHz distante de : 90 68,6 = 21,4 MHz tant donn que dans un rcepteur superhtrodyne nous devons accorder en mme temps la frquence recevoir et celle que doit produire loscillateur local, il faut utiliser un double CV (condensateur variable) ou CV deux cages, comme le montre la

figure 374. Lune sert saccorder sur la frquence de la station recevoir et lautre faire varier la frquence de loscillateur local afin quil produise une frquence suprieure de 455 kHz ou 10,7 MHz. En convertissant toutes les frquences captes en une frquence fixe de 455 kHz ou 10,7 MHz on peut raliser des tages amplificateurs avec des selfs dj prrgles et connues sous le nom de moyennes frquences MF. Si on utilisait autrefois dans les rcepteurs superhtrodynes un condensateur variable double cage, aujourdhui ce composant est remplac par de minuscules diodes varicap. Pour terminer la description des rcepteurs superhtrodynes ajoutons que beaucoup de rcepteurs VHF professionnels, afin dobtenir une slectivit encore plus grande, ralisent une double conversion de frquence : la premire conversion seffectue en convertissant le signal capt en la moyenne frquence fixe de 10,7 MHz, la seconde en convertissant les

10,7 MHz en la MF fixe de 455 kHz.

Conclusion et suivreMaintenant que nous avons vu et compris la thorie des rcepteurs superhtrodynes, il nous reste en construire un : la seconde partie de cette Leon vous proposera den tudier la conception puis de le raliser.

A B O N N E Z - V O U S

A

Les typons des circuits imprims sont sur www.electronique-magazine. com/les_circuits_imprims.asp.


13


38 -2

LE COURS

LE IVE O AU N 3 N

llectroniqueen partant de zroLe principe de fonctionnement des rcepteurs superhtrodynesdeuxime partie : mise en application

Apprendre

N

Construction dun rcepteur ondes moyennesComme dhabitude, nous allons passer de la thorie la pratique. Donc, aprs les formules et les tableaux de la premire partie, vient maintenant le moment de prsenter la ralisation dun rcepteur superhtrodyne simple pour ondes moyennes qui vous permettra de capter, le jour, les stations locales et, la nuit, diffrentes stations trangres.our raliser un rcepteur il faut toujours partir du schma lectrique, comme celui de la figure 376, car en le voyant on peut reconnatre les divers symboles graphiques et voir par avance quoi ils ressemblent, quelles sont leurs dimensions en tant que composants concrets et comment va tre dispos le schma dimplantation de ces composants, cest--dire la platine cble. Mme sil existe des circuits intgrs contenant tous les tages dun rcepteur superhtrodyne, soit ltage amplificateur/ mlangeur, ltage oscillateur, les tages amplificateurs MF et ltage dtecteur/ dmodulateur BF, nous avons prfr les raliser sparment avec des MOSFET, des transistors et des FET. Certes avec ces circuits intgrs nous aurions obtenu un

Figure 375 : Photo dun des prototypes du rcepteur superhtrodyne pour OM install dans son botier plastique, que nous vous invitons maintenant construire.

circuit beaucoup plus compact, mais nous naurions pas pu vous en expliquer assez clairement le fonctionnement : nous nous serions forcment contents de vous dire que le signal capt par lantenne entre par une broche et que le signal dmodul BF sort dune autre broche prt tre dirig vers le haut-parleur ! Non, ce qui prime nos yeux, cest de vous faire comprendre le principe de fonctionnement du circuit superhtrodyne en dtail. Pour raliser un superhtrodyne, le signal capt par lantenne doit tre mlang avec le signal produit par un oscillateur HF, de faon obtenir par soustraction une troisime frquence de 455 kHz. En haut gauche du schma lectrique de la figure 376 se trouve une douille dentre indique Antenne laquelle nous connectons lextrmit dun fil de cuivre de 3-4 mtres utilis pour capter tous

les signaux HF mis par les stations de radiodiffusion. Ce signal, passant travers C1, atteint le circuit daccord constitu dune self L1 de 220 H et des deux diodes varicap DV1-DV2 permettant daccorder toutes les frquences de la bande OM, soit de 1 600 500 kHz. Pour laccord de L1 sur la station voulue, nous navons qu faire varier la capacit des deux diodes varicap : chacune a une capacit de 500 pF et, comme elles sont en srie, cela fait une capacit totale divise par deux, soit 250 pF. Soulignons que ces deux diodes varicap sont en srie et en opposition de polarit non pas pour diminuer leur capacit, mais afin dviter quen prsence de signaux HF forts elles ne les redressent, ce qui produirait une tension continue faisant varier leur capacit. Si nous mettions en parallle L1 une seule diode varicap,


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Cours dElectronique - Troisime niveau

LE COURSANTENNE C3 C5 12 V R4 R6 MF1 R2 C1G2 D B E

C9 R8 R10

R13 MF2

C12 DG1 C14

C13

TR1

TR2C B

C

2

1

AP 8 5

IC1E

FC1 R11 C8 R9

VOLUME R15 R12

4

C2

3

6

C6G1

C7 R7

DV1 L1 DV2 R1

MFT1R3 C4

S

C15 R14

C10 R5

C11

R16

R20 R19 R21

R25 ACCORD FIN

12 V

R22 DV3 L2 DV4

C17

FT1G

R17D S

R26

12 V

MA3 07 5 4 2 1 0 1 2 20 1 3

R18 C16

R23

C18 DS1 R24 C19

C20

S-METER ACCORD

S1-A

VU

S1-B C21

R27 ACCORD ALIM. CLAIRAGE

Figure 376 : Schma lectrique du rcepteur superhtrodyne utilisant un MOSFET, un FET, deux transistors, un circuit intgr IC1 pour piloter le haut-parleur et un autre IC2 pour stabiliser la tension dalimentation sur 12 V.

celle-ci redresserait tous les signaux forts, comme le ferait toute diode au silicium et la tension continue ainsi obtenue modifierait sa capacit, ce qui ferait varier laccord de manire intempestive. En mettant les deux diodes varicap en srie avec polarit inverse, cet inconvnient est vit car, redressant la demie onde positive et la demie onde ngative, ce montage produit deux tensions en opposition de polarit qui sannulent. Pour faire varier la capacit des deux diodes varicap de faon saccorder sur la gamme des OM nous appliquons ces diodes varicap, travers un potentiomtre R18, une tension continue positive allant de 0 V 10,5 V. Avec ces valeurs de tension nous obtenons les capacits suivantes :T112 V 0,5 A SECTEUR 230 V RS1 R28 ALIM. CLAIRAGE

TENSION SUR DV1-DV2 (volt) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CAPACIT TOTALE (picofarad) 250 245 175 125 83 50 30 20 13 10 9

potentiomtre R18 pour la tension positive maximale, nous trouvons 12 V ses bornes ? Si vous regardez attentivement le schma lectrique vous verrez que les 12 V, avant datteindre les deux diodes varicap DV1-DV2, passent par le pont R19-R21-R22 qui les ramne 10,5 V. Le second potentiomtre R22 de 2,2 kilohms insr dans ce pont permet daccorder trs finement la self L1. La frquence accorde avec L1 et les deux diodes varicap est applique la gchette 1 du semiconducteur MFT. Ce composant, que vous ne connaissez pas encore, est un MOSFET double gchette (Dual-Gate). Un MOSFET est constitu de deux FET en srie lintrieur dun seul botier, comme le montre la figure 379 et cest pourquoi nous navons que quatre pattes : le drain, la source et les deux gchettes 1 et 2. Si lon applique un signal sur la gchette 1, il ressort du drain amplifi en fonction de la tension positive applique sur la gchette 2. Si lon polarise la gchette 2 avec une tension positive de 4 V environ, le MOSFET amplifie le signal entrant par la gchette 1 environ 12 fois. Si lon applique une tension positive denviron 1 V, il lamplifie environ 3 fois. Vous aurez compris quil suffit de faire varier la tension sur la gchette 2 pour modifier le gain de cet tage amplificateur. Pour convertir le signal appliqu sur la

Mais comment, vous demandez-vous peuttre, acheminer vers ces diodes varicap une tension de 10,5 V seulement, alors que, lorsque nous tournons le bouton du

S2

E

IC2M

S

VERS 12 V

C22

C23

C24

Figure 377 : Schma lectrique de ltage alimentation fournissant la tension de 12 V stabilise requise par le rcepteur superhtrodyne.


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LE COURS

Figure 378 : Photo dun des prototypes de la platine du rcepteur superhtrodyne, alimentation secteur 230 V/12 V comprise.

gchette 1 en une frquence fixe de 455 kHz, il est ncessaire dappliquer sur sa source un signal HF ayant une frquence suprieure de 455 kHz par rapport celle accorde avec L1 et les diodes varicap. Pour obtenir cette frquence nous utilisons comme tage oscillateur le FET FT1. Le circuit daccord compos de L2 (100 H) et des deux diodes varicap DV3 et DV4, nous permet de produire un signal HF couvrant la gamme de 2 055 955 kHz. La frquence produite, prleve sur la source du FET FT1, est applique directement sur la source du MOSFET MFT travers R25. Le potentiomtre R18 (recherche des stations) utilis pour faire varier la tension sur DV1 et DV2, est utilis aussi pour faire varier la tension sur DV3 et DV4 : par consquent en diminuant ou augmentant la capacit de DV1-DV2 on diminue ou augmente aussi automatiquement la capacit de DV3 et DV4. Si, par exemple, le circuit daccord compos de L1 et DV1DV2 est accord sur 600 kHz, le circuit de

ltage oscillateur compos de L2 et DV3DV4 oscille automatiquement sur 1 055 kHz. Si nous faisons la diffrence entre les deux frquences nous trouvons : 1 055 600 = 455 kHz. Si le circuit daccord compos de L1 et DV1-DV2 est accord sur 800 kHz, le circuit de ltage oscillateur compos de L2 et DV3-DV4 oscille automatiquement sur 1 255 kHz. Si nous faisons la diffrence entre les deux frquences nous trouvons : 1 255 800 = 455 kHz. Dans le drain de MFT nous trouvons lenroulement du primaire de la MF1, accorde sur 455 kHz : donc, toutes les autres frquences qui ne sont pas gales 455 kHz ne peuvent passer travers son enroulement secondaire. La frquence de 455 kHz est prleve sur lenroulement secondaire de la MF1 pour tre applique sur la base du transistor qui lamplifie. Sur

le collecteur de TR1 est mont un filtre cramique FC1 de 455 kHz utilis pour ne laisser passer que cette seule frquence. Comme la sortie de ce filtre est reli la base de TR2, celui-ci amplifie les 455 kHz traversant le filtre. Le collecteur de TR2 est reli lenroulement primaire de MF2, lui aussi accord sur 455 kHz et donc le signal prsent sur cet enroulement primaire est transfr par induction sur son enroulement secondaire. Le signal amplifi, prsent sur le secondaire de MF2, est redress par la diode au germanium DG1. Pour la dtection on a choisi cette diode car elle peut redresser nimporte quel signal alternatif dpassant une amplitude de seulement 0,3 V (alors que les diodes au silicium commencent redresser les tensions dpassant 0,7 V environ). Cette diode au germanium limine toutes les demies ondes positives et ne laisse passer que les demies ondes ngatives, comme le montre la figure 381. Pour supprimer, dans les demies ondes ngatives, leDRAIN

VUE DE DESSUS G2 G1ERGOTF B9

VUE DE DESSOUSERGOT

S D G2

D BF 966

G1

S

Figure 379 : Le MOSFET BF966 est constitu de deux FET en srie, cest pourquoi on trouve une gchette 1 et une gchette 2. La patte source se diffrencie de la gchette 2 par un petit ergot repre-dtrompeur.

G2

Vcc ENTRE GND VOLUME

L 7812 Figure 380 : Brochages du circuit intgr TDA7052B vu de dessus, des MF, des diodes varicap BB112, du FET 2N5248, du transistor BF495 vus de dessous et du circuit intgr rgulateur L7812 vu de face.

661 2 3 4

G1

SOURCE

PRIMAIRE8 7 6 5 SORTIE N.C. GND SORTIE

SECONDAIRE

G K MF1 - MF2 BB 112 A D 2N 5248 S B

E C BF 495E M S

TDA 7052 B


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LE COURS

DG1

SIGNAL HF REDRESS

SIGNAL BF SEUL

HF + BFC11

Figure 381 : Du secondaire de la MF2 sort un signal HF comme celui du dessin de gauche. La diode DG1 limine la demie onde positive. Si lon connecte entre la diode et la masse un condensateur de 15 nF, il dcharge la masse seulement la frquence HF car, pour les 455 kHz, ce condensateur se comporte comme une rsistance de quelques ohms, alors quen BF il se comporte comme une rsistance de 1 kilohm.

signal HF de 455 kHz encore prsent, il suffit dappliquer entre anode et masse un petit condensateur C11 de 15 nF. Ce condensateur dcharge la masse le seul signal HF de 455 kHz et on retrouve donc aux bornes de DG1 seulement le signal BF, comme le montre la figure 381 ( droite). Ce signal BF est transfr, travers C14, sur la broche dentre 2 du bloc noir IC1 (un petit circuit intgr amplificateur BF capable de fournir une puissance de 1 W environ). Sur ses deux broches de sortie 5 et 8 nous pouvons donc appliquer un petit haut-parleur permettant dcouter le signal BF de la station slectionne. Le potentiomtre R15 reli la broche 4 de IC1 sert contrler le volume. Ici nous devons ouvrir une parenthse propos du CAG (Automatic Gain Control)

ou contrle automatique de gain. Vous comprenez bien que tous les signaux BF capts par lantenne nont pas la mme intensit. Les signaux des stations lointaines arrivent faibles alors que ceux des stations proches sont trs forts. Par consquent, les signaux faibles doivent tre amplifis au maximum, de faon obtenir un signal plus que suffisant pour tre redress, alors que les signaux trs forts doivent tre attnus afin dviter quils ne saturent les tages amplificateurs MF. Si un signal saturait les tages amplificateurs MF, on aurait en effet en sortie un signal BF trs distordu. Pour faire varier le gain du rcepteur, de manire amplifier au maximum les signaux faibles et trs peu les signaux forts, nous utilisons la tension ngative que DG1 a redresse. Vous le verrez ci-dessous, en mettant le double inverseur S1 sur S-mtre,

laiguille du galvanomtre MA dvie en fond dchelle si le signal capt est trs fort et il ne dvie que trs peu si le signal est faible. Pour faire varier le gain de MFT nous faisons varier seulement la tension sur la gchette 2. La R2 de 120 kilohms, relie la gchette 2, polarise le MFT avec une tension positive de 3,5 V environ : cest avec cette tension que nous obtenons le gain maximum. Si lantenne capte un signal trs fort, DG1 fournit une tension ngative pouvant atteindre 3 V, si le signal lantenne est faible, cette tension ne dpasse pas 0,5 V. Cette tension ngative est applique, travers R14 et R3, la gchette 2 de MFT et, ainsi, la tension positive applique sur cette gchette 2 est rduite. Quand un signal fort arrive, DG1 fournit une tension ngative de 3 V environ et donc la tension positive sur la gchette 2 descend

Figure 382 : Installation de la platine dans le botier plastique. Elle est fixe au fond horizontal du botier par six entretoises autocollantes. Avant de fixer les potentiomtres daccord et de volume en face avant, raccourcissez leurs axes afin de pouvoir ensuite monter les boutons de manire les tenir le plus prs possible de la surface du panneau en aluminium.


17


LE COURSANTENNE SORTIE HAUT-PARLEUR SECTEUR 230 V

NC

JAUNE-VERT

TERRE

R16 C11 C10 R14 R3G2

C3 C4

R4

C5

R6

TR1

R8

R10

R13

C9 DG1 MF2 RS1 C22 C14 R17 C24 C23 R28

TR2R2D

MF1 R7

C7

FC1 C8

MFTG1 S

R5

C6 R9 R11 R12 DV4A

C1 L1A A

DV1 DV2

C2K

R1

C19 C18 C20

DS1

L2

FT1K

DV3

K K

IC1C13 C12 C15 C21

C16 R19

R20

R25 R21 R26 R27

R24 C17

A

IC2

R23 STRAP

CURSEUR

S1-A R18 R22 R15

S1-B

ACCORD

ACCORD FIN

VOLUME

S1

Figure 383a : Schma dimplantation des composants du rcepteur superhtrodyne. Pour la mise en page le dessin est en deux parties, mais le rcepteur et son alimentation tiennent sur un seul circuit imprim. Noubliez pas le strap prs de R23 et C12. Le fil vert/jaune de terre du cordon secteur 230 V va la borne de gauche du bornier trois ples.

de 4 1 V et avec cette tension MFT amplifie le signal seulement deux fois. Quand un signal faible arrive, DG1 fournit une tension ngative de 0,5 V ngatif environ et donc la tension sur la gchette 2 descend de 4 3,5 V et avec cette tension MFT amplifie le signal dix fois. Note : les valeurs de tension donnes par cet exemple sont approximatives

et servent seulement vous faire bien comprendre comment fonctionne un CAG dans un rcepteur. Le galvanomtre MA de ce rcepteur est utile aussi pour une autre fonction : en effet, en mettant S1 sur Accord, nous pouvons savoir quelle tension est applique sur les diodes varicap et, avec une bonne approximation, si nous sommes accords sur 1 600 kHz

(laiguille dvie au maximum) ou sur 1 000 kHz (elle dvie vers le centre) ou sur 500 kHz (elle reste au dbut de lchelle). Pour alimenter ce rcepteur il faut une tension stabilise de 12 V, prleve sur ltage dalimentation compos du transformateur T1, du pont redresseur RS1 et du circuit intgr rgulateur IC2 L7812, comme le montre la figure 377.


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LE COURSListe des composantsS2 R1 ............ 220 k R2 ............ 120 k R3 ............ 22 k R4 ............ 100 R5 ............ 2,2 k R6 ............ 120 k Sauf spcificaR7 ............ 12 k contraire, R8 ............ 1,5 k tion R9 ............ 680 toutes les rsistances sont des R10 .......... 10 k 1/4 W 5 %. R11 .......... 1,8 k R12 .......... 680 R13 .......... 100 R14 .......... 22 k R15 .......... 100 k pot. lin. R16 .......... 22 k R17 .......... 22 k R18 .......... 10 k pot. 10 tours R19 .......... 1,2 k R20 .......... 47 k R21 .......... 8,2 k R22 .......... 2,2 k pot. lin. R23 .......... 47 k R24 .......... 47 k R25 .......... 100 R26 .......... 100 R27 .......... 68 k R28 .......... 100 1/2 W C1............. 27 pF cramique C2............. 100 pF cramique C3............. 100 F lectrolytique C4............. 1 F lectrolytique C5............. 100 nF cramique C6............. 100 nF cramique C7............. 100 nF cramique C8............. 100 nF cramique C9............. 100 nF cramique C10 .......... 1 F polyester C11 .......... 15 nF polyester C12 .......... 100 nF polyester C13 .......... 220 F lectrolytique C14 .......... 470 nF polyester C15 .......... 100 nF polyester C16 .......... 10 F lectrolytique C17........... 100 pF cramique C18 .......... 150 pF cramique C19 .......... 150 pF cramique C20 .......... 100 nF cramique C21 .......... 4,7 F lectrolytique C22 .......... 1 000 F lectrolytique C23 .......... 100 nF polyester C24 .......... 100 nF polyester L1 ............. self 220 H L2 ............. self 100 H MF1.......... MF jaune MF2.......... MF noire FC1........... filtre cramique 455 kHz DG1.......... diode AA117 DS1 .......... diode 1N4148 RS1 .......... pont 100 V 1 A DV1 .......... varicap BB112 DV2 .......... varicap BB112 DV3 .......... varicap BB112 DV4 .......... varicap BB112 TR1........... transistor NPN - BF495 TR2........... transistor NPN - BF495 FT1 ........... FET 2N5248 MFT .......... MOSFET BF966 IC1............ intgr TDA7052B IC2............ rgulateur L7812 T1 ............. transfo. 6 W secondaire 8-15 V 0,4 A S1A+B...... double interrupteur S2............. interrupteur MA............ galva. 200 A HP ............ haut-parleur 8

T1

MA

FT1 = ce FET est utilis comme oscillateur HF pour produire un signal lequel, mlang au signal capt par lantenne, permet dobtenir la conversion de la frquence capte en une frquence fixe de 455 kHz, TR1 = ce transistor sert pramplifier le signal de 455 kHz prlev sur le secondaire de MF1, TR2 = ce transistor sert pramplifier le signal de 455 kHz prlev la sortie du filtre cramique FC1, DG1 = cette diode sert redresser le signal de 455 kHz, de manire prlever le signal BF ainsi que la tension ngative appliquer la gchette 2 de MFT pour faire varier le gain automatiquement, IC1 = ce circuit intgr sert amplifier le signal BF redress par DG1, de faon obtenir en sortie une puissance plus que suffisante pour piloter le haut-parleur,

IC2 = ce circuit intgr sert stabiliser 12 V la tension positive prleve la sortie du pont redresseur RS1.

La ralisation pratiqueUne fois en possession du circuit imprim, dont la figure 383b donne le dessin lchelle 1 (pour le cas o vous voudriez le raliser vous-mme par la mthode dcrite dans le numro 26 dELM), montez tous les composants dans un certain ordre, comme le montre la figure 383a. Si vous faites ainsi, votre montage fonctionnera tout de suite. Tout dabord enfoncez et soudez tous les picots dinterconnexions avec les composants de face avant et panneau arrire. Puis placez le strap prs de R23/C12. Prenez alors le MOSFET MFT quatre pattes (au lieu de trois pour un FET ou transistor ordinaire, voir

Pour conclure cette analyse, rsumons les fonctions remplies par les diffrents semiconducteurs utiliss pour construire ce rcepteur superhtrodyne : MFT = ce MOSFET sert pramplifier le signal accord par L1 pour faire varier son gain et pour convertir la frquence capte en valeur fixe de 455 kHz, en appliquant sur sa source le signal HF prlev sur ltage oscillateur FT1,


19


LE COURS

Figure 383b : Dessin, lchelle 1, du circuit imprim du rcepteur superhtrodyne.

figure 384) : la patte la plus longue est le drain, la patte de gauche est la gchette 1 et les deux autres, disposes en croix, sont la gchette 2 et la source (la source est reconnaissable son petit ergot repre-dtrompeur). Cette patte de source avec son ergot doit tre oriente vers le bas, comme le montre la figure 384. Avec une pince becs fins, repliez en L ces 4 pattes et insrez-les dans les trous prvus cet effet. Si la patte source tait replie en L dans le sens oppos celui requis, elle serait tourne vers R2 et non, comme il le faut, vers R5. Insrez et soudez alors le support de IC1, puis vrifiez que vous navez fait ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide colle. Montez prs de R24 la diode au silicium DS1, bague noire repre-dtrompeur tourne vers le haut et, prs de MF2, la diode au germanium DG1, bague noire repredtrompeur oriente vers le haut galement, comme le montre la figure 383a. DG1 se distingue facilement de DS1 par ses dimensions suprieures.

Montez tous les condensateurs cramiques, puis les polyesters et enfin les lectrolytiques en respectant bien la polarit +/ de ces derniers (la patte la plus longue est le + et le est inscrit sur le ct du botier cylindrique). Prenez la self L1 (220 est indiqu sur son botier) et placez-la prs de DV1DV2, puis L2 (marque 100) et placezla prs de DV3-DV4. Entre R9 et R11, placez le filtre cramique FC1 (botier jaune). La MF1 a un noyau jaune et elle doit tre place prs de MFT, MF2, noyau noir, prs de TR2. Noubliez pas de souder sur le circuit imprim les deux languettes du blindage de chacune des deux MF. Montez les quatre diodes varicap, mplats repre-dtrompeurs vers le bas, comme le montre la figure 383a. Montez ensuite TR1 et TR2, mplats repre-dtrompeurs vers le haut. Montez FT1 2N5248, mplat repredtrompeur vers le bas. droite du circuit imprim, montez le pont RS1 en respectant bien la polarit +/ de ce dernier, puis le circuit intgr rgulateur IC2, couch dans son dissipateur en U et fix sur le circuit imprim par un petit boulon 3MA, comme le montre la figure 383a et enfin le transformateur T1. Prs de RS1, insrez le bornier trois ples du cordon secteur 230 V et celui deux ples de linterrupteur S2. Vous pouvez maintenant enfoncer dlicatement le circuit intgr IC1 dans son support en orientant bien son repre-dtrompeur en U vers C14, comme le montre la figure 383a.

Comme le montre la figure 382, la platine sera monte au fond horizontal du botier plastique laide de six entretoises autocollantes. tant donn que vous avez pens enfoncer et souder en premier les picots, il vous reste raliser les interconnexions avec les composants de la face avant et du panneau arrire, laide de morceaux de fil de cuivre isols de couleurs (torsads pour la sortie HP) : l encore regardez trs attentivement la figure 383a et nintervertissez pas les trois fils du potentiomtre R18 multitour (le central nest pas au centre !), ni les deux de R22 et R15 (noubliez pas le strap en fil de cuivre nu entre leurs deux broches de gauche), ni les six du double inverseur S1, ni les quatre du galvanomtre MA (respectez bien la polarit des deux fils rouge/noir intrieurs destins larrive du signal, les deux jaunes extrieurs sont ceux destins lclairage de lampoule dillumination du cadran et ils ne sont pas polariss), ni les deux rouge/noir torsads du haut-parleur. Sur les borniers, insrez et vissez les trois fils du cordon secteur, fil de terre vert/jaune imprativement gauche. Connectez S2 (bornier) et Antenne (picot) sans prcaution particulire. Les axes des potentiomtres R22 et R15 doivent tre pralablement raccourcis afin de pouvoir ensuite monter les boutons contre la surface de la face avant. Montez les trois potentiomtres, linverseur double S1, linterrupteur M/A et le galvanomtre en face avant et, sur le panneau arrire, la douille dantenne (avant de souder le fil allant

G2 G1ERGOTF B9

D9

F B

Figure 384 : Avant de replier en L les quatre pattes du MOSFET, tournez vers le bas la patte S reconnaissable son petit ergot repre-dtrompeur.

66

S G1ERGOT

G2 D S


66

20


LE COURSde la MF2 jusqu trouver une position faisant dvier laiguille, aussi peu que ce soit, vers la droite, 6 - Tournez maintenant le noyau de la MF1 et l encore vous trouverez une position de laiguille davantage vers la droite, 7 - Essayez alors de tourner le bouton du potentiomtre R22 daccord fin jusqu une dviation de laiguille quelques millimtres plus droite. Le rcepteur est rgl, mais pour obtenir le maximum de sensibilit vous devez retoucher les noyaux des deux MF sur un signal trs faible. Avec une station reue faisant dvier laiguille du S-mtre dun quart dchelle, tournez dans un sens ou dans lautre, mais trs peu, le noyau de la MF2 pour la dviation maximale de laiguille, puis le noyau de la MF1, sans oublier de corriger laccord fin avec le potentiomtre R22. Quand la dviation maximale est obtenue, vous pouvez fermer le couvercle du botier de votre rcepteur superhtrodyne.

Model 442 STEREO SPEAKER SYSTEM

Figure 385 : De la petite enceinte acoustique, contenant le haut-parleur, sort un petit cble blind. Aprs avoir dnud son extrmit de faon sparer les deux fils, vous devez souder ces derniers sur les cosses du jack mle. Rassemblez bien les fins fils constituant la tresse de masse afin quils ne fassent pas un court-circuit avec le point chaud.

CBLE BLIND

la platine, trou de diamtre 6 mm), la prise jack femelle (trou de diamtre 6 mm) et le passe-fil en caoutchouc (trou de diamtre 8 mm) pour le cordon secteur 230 V que vous enfilerez, bien sr, avant de le visser au bornier trois ples (faites un nud anti-arrachement lintrieur du panneau arrire). Pour tous ces perages, rappelons quaussi bien dans laluminium de la face avant que dans le plastique du panneau arrire, les forets bois pointe (mme bon march) font merveille. Comme le montre la figure 385, prenez une petite enceinte acoustique (

lintrieur se trouve un haut-parleur) et confectionnez un petit cble blind termin par un jack mono mle : soignez les soudures de la tresse de masse sur la cosse longue latrale et du point chaud sur la cosse courte centrale. Et noubliez pas denfiler le capot vissable avant de faire ces deux soudures ! L encore, respectez bien la polarit du haut-parleur, comme vous lavez fait lintrieur du botier plastique du rcepteur, sinon le son sortant du haut-parleur sera dform.

La rception des OMPendant la journe vous pourrez capter assez peu de stations, mais vers le soir ou la nuit, quand la propagation des ondes moyennes augmente, comme nous vous lavons expliqu dans le Cours et dautres occasions, vous russirez capter aussi beaucoup de stations trangres. La longueur du fil dantenne est dterminante : en effet, plus long il sera et meilleure sera la rception (clart et nombre de stations). Autrefois ce fil tait tendu au-dessus du toit de la maison, ou bien dans le jardin. Quelquun qui habite en immeuble ne peut pas toujours le faire, mais cependant il peut, dans son appartement, tendre un fil de cuivre isol plastique en lisolant aux deux extrmits accroches aux murs (avec des isolateurs en cramique, en bois ou en plastique quil pourra facilement fabriquer lui-mme). A B O N N E Z - V O U S A

Le rglageEn branchant un fil de 3 ou 4 mtres termin par une fiche banane la douille Antenne vous pouvez dj capter quelque station, mais pour obtenir la sensibilit maximale vous devez procder au rglage des noyaux des MF. Faites ces rglages lorsque la platine est dfinitivement fixe dans le botier plastique. Vous navez besoin que dun petit tournevis. 1 - Insrez, donc, dans la douille Antenne le fil de 3 ou 4 mtres termin par la fiche banane et tenez-le le plus possible en position verticale, 2 - Tournez le bouton du potentiomtre R22 daccord fin mie course, 3 - Mettez S1 en position S-mtre de faon voir laiguille du galvanomtre MA dvier en fonction de lintensit du signal capt, 4 - Tournez lentement le bouton du potentiomtre R18 daccord (recherche des stations) jusqu la rception dune station : laiguille de MA dvie vers la droite, 5 - Avec le tournevis, tournez le noyau

20 1

4 3 210 07 5 12 3

VU

Figure 386 : Pour rgler ce rcepteur vous devez tourner le bouton de R22 mie course et mettre S1 en position S-mtre. Aprs avoir insr un fil dans la prise antenne, cherchez avec le potentiomtre daccord R18 une station, puis tournez le noyau de la MF2 et celui de la MF1 jusqu obtenir une dviation vers la droite de laiguille du S-mtre. Plus longue est lantenne et plus loin vers la droite dvie laiguille.

Les typons des circuits imprims sont sur www.electronique-magazine. com/les_circuits_imprims.asp.


21


39 -1

LE COURS

N IV O EAU

N3

llectroniqueen partant de zropremire partie : la thorieAprs vous avoir appris comment raliser des oscillateurs HF, nous vous expliquons ici comment augmenter la puissance de ces signaux faibles avec des tages amplificateurs HF. Cette leon vous montrera que, pour transfrer sans perte excessive le signal HF prlev sur le collecteur dun transistor amplificateur, il est ncessaire dadapter limpdance leve du collecteur la faible impdance de la base. Pour transfrer le signal HF prlev sur le collecteur dun tage final vers lantenne mettrice, il est galement ncessaire dadapter son impdance leve la valeur dimpdance du cble coaxial : 50 ou 75 ohms. Adapter deux valeurs diffrentes dimpdance nest pas difficile car, vous lapprendrez bientt, il suffit de tourner laxe des condensateurs ajustables se trouvant dans le filtre adaptateur dimpdance jusqu trouver la capacit correspondant au niveau de signal de sortie HF maximal. Cette leon proposera, dans sa seconde partie, de construire un petit metteur AM pour la gamme des 27 MHz : nous verrons, entre autres, comment rgler les condensateurs ajustables pour une parfaite adaptation aux diverses impdances et nous vous apprendrons calculer un filtre passe-bas qui, appliqu la sortie de lmetteur, empchera toutes les frquences harmoniques datteindre lantenne mettrice.a plus grande aspiration dun jeune passionn dlectronique est de russir raliser un metteur de moyenne puissance en mesure denvoyer distance sa propre voix. tant donn qu la sortie dun tage oscillateur la puissance prleve est toujours drisoire, pour rendre le signal puissant il faut lamplifier, mais pour ce faire on doit connatre, au pralable, tous les procds mettre en uvre pour raliser des tages amplificateurs HF efficaces. Si nous avons un tage oscillateur fournissant sa sortie une puissance de 0,05 W et si nous lappliquons un transistor devant lamplifier 6,31 fois, sur son collecteur nous aurons une puissance de : 0,05 x 6,31 = 0,315 W Si cette puissance est insuffisante, il est ncessaire dajouter un deuxime transistor et, sil amplifie aussi de 6,31 fois, nous aurons sur son collecteur une puissance de : 0,315 x 6,31 = 1,987 W Si nous voulons ensuite encore augmenter la puissance, nous devrons ajouter un troisime transistor et, sil amplifie aussi de 6,31 fois, nous aurons la sortie une puissance de : 1,987 x 6,31 = 12,53 W (voir figure 387) Note : comme le montre le tableau 22, un gain de 6,31 correspond une augmentation de puissance de 8 dB. Cependant, pour amplifier un signal HF, il ne suffit pas, comme en BF, de prlever le signal de collecteur dun transistor puis de lappliquer, travers un condensateur, la base dun transistor amplificateur : en effet, si lon nadapte pas limpdance du signal prlev sur le collecteur limpdance de base du transistor amplificateur, des pertes importantes se produisent.

Apprendre

LE

N

Comment concevoir un metteur


22


LE COURSSORTIE 0,05 W ENTRE 0,05 W SORTIE 0,315 W ENTRE 0,315 W SORTIE 1,987 W ENTRE 1,987 W

SORTIE 12,53 W GAIN 8 dB GAIN 8 dB GAIN 8 dB

OSCILLATEUR

1er AMPLI.

2e AMPLI.

FINAL

Figure 387 : Si lon applique 0,05 W fourni par un tage oscillateur sur lentre dun tage amplificateur ayant un gain de 8 dB, sa sortie nous prlevons 0,315 W. Si lon applique 0,315 W sur lentre dun deuxime amplificateur ayant un gain de 8 dB, encore, sa sortie nous prlevons 1,987 W. Pour augmenter cette puissance, il est ncessaire dajouter un troisime tage amplificateur et, si celui-ci a aussi un gain de 8 dB, sa sortie nous aurons une puissance de 12,53 W. La consultation du tableau 22 permet de voir quun gain de 8 dB correspond une augmentation de puissance de 6,31 fois.

Que signifie adapter une impdance ?Comme le montre le tableau 20, limpdance de base et limpdance de collecteur dun transistor changent avec la puissance.Tableau 20 : Rapport entre la puissance dun transistor et les impdances de ses jonctions.

o Z est limpdance en ohms, Vcc la tension maximale accepte par le collecteur du transistor, W la puissance maximale que peut fournir le transistor. Donc si un transistor aliment avec une tension maximale de 18 V fournit une puissance HF de 7 W, limpdance de son collecteur sera denviron : [(18 x 18) : (7 + 7)] = 23 ohms Si un autre transistor aliment avec une tension maximale de 15 V fournit une puissance HF de 7 W, limpdance de son collecteur sera denviron : [(15 x 15) : (7 + 7)] = 16 ohms Prcisons que limpdance de collecteur ne varie pas seulement avec la tension dalimentation, mais aussi avec la frquence de travail. tant donn quon nexplique en gnral pas comment faire pour adapter deux impdances diffrentes, on voit pourquoi ceux qui passent de la BF la HF ne peuvent comprendre pour quelle raison, quand on amplifie un signal HF, la puissance au lieu daugmenter diminue ! Afin de vous expliquer ce quadapter une impdance signifie, prenons une comparaison hydraulique : comparons le transistor un rservoir dont lentre est un tube de petit diamtre (basse impdance) et dont la sortie est un tube

L1

L2B

C

E C B E

Puissance max transistor (W) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Impdance base () 70 36 24 18 14 12 11 8,5 8,0 7,8 5,0 3,6 2,4 1,8 1,5 1,2 1,0 0,9 0,8 0,7

Impdance collecteur () 110 60 40 30 23 20 19 14 13 12 8,0 6,0 4,0 3,0 2,5 2,0 1,6 1,4 1,3 1,1

Figure 388 : Le signal HF produit par un tage oscillateur peut tre prlev par voie inductive, en enroulant deux ou trois spires (L2) sur le ct froid de L1.

L1

C B E

C1

C B E

Note : ce tableau, bien que purement indicatif, sert montrer que limpdance de base dun transistor HF est toujours infrieure celle de son collecteur. Ces valeurs sont approximatives car limpdance varie dun transistor un autre en fonction de la tension dalimentation et de la frquence de travail. Etant donn que ces impdances ne sont jamais donnes dans les tables de caractristiques des transistors, vous voudrez sans doute savoir comment les calculer. On peut trouver avec une bonne approximation limpdance de collecteur grce la formule : Z ohms = [(Vcc x Vcc) : (W + W)]

Figure 389 : Pour prlever le signal HF par voie capacitive, il suffit de relier entre collecteur et base des deux transistors un condensateur C1 de faible capacit.

Z ohm =

Vcc x Vccwatt + watt

Figure 390 : Limpdance de collecteur dun transistor peut tre calcule avec cette formule. Vcc est la tension maximale que le transistor peut accepter et W la puissance HF maximale quil peut fournir. Le tableau 20 indique les valeurs moyennes dimpdances de collecteur et de base en fonction de la puissance maximale en W.


23


LE COURStie une puissance denviron 12,53 W et si nous le montons sans adapter limpdance du collecteur et celle de la base du transistor amplificateur suivant, nous pouvons calculer combien de puissance est perdue. Si limpdance de sortie de ltage oscillateur est de 130 ohms et si le signal est appliqu sur la base dun premier transistor de 1 W ayant une impdance denviron 70 ohms, ce que nous reportons ci-dessous : puissance max. du transistor = 1 W impdance base = 70 ohms impdance collecteur = 110 ohms nous aurons une dsadaptation de :1er AMPLI. RACCORD RACCORD Figure 392 : Afin dviter toutes ces pertes de transvasement, vous devrez utiliser des raccords capables dadapter lun des diamtres avec lautre. En HF, ces raccords sont des adaptateurs dimpdance et ils sont constitus de deux condensateurs ajustables et dune self, comme le montrent les figures 393 et 394. RACCORD 2e AMPLI.

OSC. 1er AMPLI. PERTES PERTES Figure 391 : tant donn que limpdance de collecteur est toujours suprieure celle de base du transistor devant amplifier le signal, si lon nadapte pas ces deux impdances diffrentes on a des pertes, comme celles quon aurait si, pour transvaser de leau dun rservoir un autre, on utilisait deux tubes de diamtres diffrents. 2e AMPLI. PERTES

OSC.

[(130 : 70) x 2] 1 = 2,7 Si nous relions la sortie de ce transistor, ayant une impdance de 110 ohms, la base dun transistor en mesure de fournir une puissance maximale de 2 W, comme le montre la figure 397, en consultant le tableau 20 nous lisons les impdances suivantes : puissance max. du transistor = 2 W impdance base = 36 ohms impdance collecteur = 60 ohms Si nous relions les 110 ohms du premier transistor une impdance de 36 ohms, soit limpdance du deuxime transistor, nous obtenons la dsadaptation dimpdance suivante : [(110 : 36) x 2] 1 = 5,11 Si ensuite nous ajoutons un troisime transistor en mesure de fournir une puissance maximale denviron 15 W, en consultant le tableau 20 nous lisons les impdances suivantes : puissance max. du transistor = 15 W impdance base = 5 ohms impdance collecteur = 8 ohms Si nous relions le collecteur du deuxime transistor, ayant une impdance de 60 ohms, la base de ce troisime transistor, ayant une impdance de 5 ohms, nous obtenons une dsadaptation de : [(60 : 5) x 2] 1 = 23. Si maintenant nous consultons le tableau 21, o dans la deuxime colonne est indiqu par quel nombre multiplier la puissance fournie pour trouver la puissance obtenue en prsence dune dsadaptation dimpdance, nous avons :

C1

L1

BASSE IMPDANCE

C2

HAUTE IMPDANCE

RACCORD Figure 393 : Pour adapter une haute impdance une basse impdance, il est ncessaire dappliquer le signal sur le condensateur ajustable C1 et de le prlever sur la self L1

de gros diamtre (haute impdance). Il va de soi que si lon abouche, comme le montre la figure 391, une sortie de gros diamtre une entre de petit diamtre, afin de transvaser un liquide, une bonne quantit de ce liquide sera perdue. Pour viter cette perte, la solution idale serait dutiliser des tubes de mmes diamtres, mais comme ce nest pas possible, il faut se procurer des raccords permettant daboucher deux tubes de deux diamtres diffrents, comme le montre la figure 392. En HF un raccord capable dadapter une basse impdance une haute impdance ou vice versa, est constitu de deux condensateurs ajustables et dune self, comme le montrent les figures 393 et 394. Les deux condensateurs ajustables C1 et C2 regardent toujours vers limpdance la plus haute et la self L1 vers la plus basse. Pour savoir combien de puissance on perdrait en prsence dune dsadaptation dimpdance, on peut utiliser la formule :

L1

C1

BASSE IMPDANCE

C2

HAUTE IMPDANCE

RACCORD Figure 394 : Pour adapter une basse impdance une haute impdance, il est ncessaire dappliquer le signal sur la self L1 et de le prlever sur le condensateur ajustable C1.

[(Z suprieure : Z infrieure) x 2] 1 o Z est limpdance en ohms. Si nous reprenons le schma de la figure 387 permettant dobtenir en sor-


24


LE COURSValeur SWR ou ROS de dsadaptation 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Multiplicateur pour les pertes 0,000 0,002 0,008 0,017 0,030 0,040 0,053 0,067 0,082 0,096 0,111 0,126 0,140 0,155 0,169 0,184 0,197 0,211 0,224 0,237 0,250 0,260 0,270 0,286 0,298 0,309 0,319 0,330 0,340 0,350 0,360 0,370 0,380 0,390 0,397 0,405 0,414 0,422 0,430 0,437 0,445 0,479 0,510 0,538 0,563 0,585 0,605 0,623 0,640 0,650 0,670 0,695 0,716 0,735 0,751 0,766 0,778 0,790 0,800 0,810 0,819 0,826 0,833 0,840 0,844 0,852 0,857 0,861 0,867 0,870 0,874Tableau 21 : Valeur de dsadaptation et coefficient multiplicateur correspondant. Ce coefficient multiplicateur sera appliquer la puissance thorique pour obtenir la puissance relle transfre. Dans la premire colonne de ce tableau, on a report la valeur de SWR ou ROS (ondes stationnaires) que lon obtient en reliant deux impdances diffrentes et dans la seconde le facteur de multiplication utiliser pour calculer les pertes.

Sachant qu la sortie de ltage oscillateur une puissance de 0,05 W est disponible, en prsence dune dsadaptation dimpdance de 2,7 nous perdons une puissance denviron : 0,05 x 0,211 = 0,01 W et donc sur la base du premier transistor narrive plus la puissance de 0,05 W, mais seulement : 0,05 0,01 = 0,04 W tant donn que ce premier transistor amplifie le signal appliqu sur sa base 6,31 fois, nous prlevons sur son collecteur une puissance de : 0,04 x 6,31 = 0,252 W

dsadaptation 2,7 = x 0,211 dsadaptation 5,1 = x 0,445 dsadaptation 23 = x 0,840 Note : tant donn que dans le tableau 21 on ne trouve pas 5,1, nous avons pris 5.

Figure 395 : Lcoute de monde est une passion partage par de nombreux amateurs.

Z sup. x2 1 Z inf.

Figure 396 : Pour calculer la valeur du SWR ou ROS, vous pouvez utiliser cette formule et pour calculer le facteur de multiplication de perte, vous pouvez utiliser la formule : (SWR 1) : (SWR +1) au carr. Exemple : (4,5 1) : (4,5 +1) au carr = 0,4049.


25


LE COURSSORTIE 0,05 W ENTRE 0,04 W SORTIE 0,252 W ENTRE 0,14 W SORTIE 0,883 W ENTRE 0,142 W

Z = 130

Z = 110

Z = 70

Z = 36

Z = 60

SORTIE 0,896 W

Z=5

GAIN 8 dB

GAIN 8 dB

GAIN 8 dB

OSCILLATEUR

1er AMPLI.

2e AMPLI.

FINAL

Figure 397 : Si nous ralisons le schma de la figure 387 permettant de prlever la sortie du dernier transistor une puissance de 12,53 W, sans adapter aucune impdance, nous ne prlverons sur le dernier transistor que 0,896 W, soit la puissance prsente sur le collecteur du deuxime tage amplificateur. Le texte vous explique comment calculer les pertes causes par une dsadaptation dimpdance.

Z=8

HAUTE IMPDANCE C1C B E

BASSE IMPDANCE L1C B E B E C

0

10

20

30

40

HAUTE IMPDANCE C1 L1B

BASSE IMPDANCEC

50

mA

C2

E

C2

Figure 398 : Pour transfrer le signal prlev sur un collecteur vers la base dun transistor amplificateur, vous devez tourner C1 vers le collecteur et L1 vers la base.

Figure 399 : Pour savoir dans quelles positions tourner les axes de C1 et C2, il suffit de relier au collecteur du transistor un mA-mtre. Les deux condensateurs ajustables sont rgler jusqu trouver les positions correspondant au courant maximal consomm par le transistor.

Si nous relions la sortie de ce premier transistor, fournissant une puissance de 0,252 W, la base du deuxime transistor, ayant une impdance de 36 ohms, nous perdons une puissance de : 0,252 x 0,445 = 0,112 W et donc sur la base de ce deuxime transistor arrive une puissance de seulement : 0,252 0,112 = 0,14 W tant donn que ce deuxime transistor amplifie le signal appliqu sur la base de 6,31 fois, nous prlevons sur son collecteur une puissance de : 0,14 x 6,31 = 0,883 W Si nous relions la sortie de ce deuxime transistor, fournissant une puissance de 0,883 W, la base du troisime transistor, ayant une impdance de 5 ohms, nous perdons une puissance de : 0,883 x 0,840 = 0,741 W et donc sur la base de ce troisime transistor arrive une puissance de seulement : 0,883 0,741 = 0,142 W

tant donn que ce troisime transistor amplifie le signal appliqu sur la base de 6,31 fois, nous prlevons sur son collecteur une puissance de : 0,142 x 6,31 = 0,896 W Avec cet exemple nous venons de dmontrer que si lon nadapte pas parfaitement limpdance du collecteur dun transistor limpdance de base du transistor amplificateur, on a des pertes de puissance leves et, en effet, la sortie du troisime transistor, au lieu dobtenir une puissance de 12,53 W, comme le montre la figure 387, on na que 0,896 W, comme le montre la figure 397. Toutes ces oprations constituent des calculs que vous ne pourrez jamais faire, car vous ne connatrez jamais ni les impdances de base et de collecteur ni des tas dautres paramtres. Par exemple, les capacits internes du transistor variant selon la frquence de travail, les capacits parasites du circuit imprim et du dissipateur, etc. Tous ces problmes sont rsolus par les deux condensateurs ajustables C1 et C2 des filtres que montrent les figures 393 et 394 : une fois rgls, ils permettent dadapter parfaitement limpdance de collecteur, inconnue, limpdance de base, inconnue galement.

Relier un collecteur la base dun transistor amplificateurSi lon jette un coup dil sur le tableau 20, on voit que limpdance de collecteur dun transistor est toujours plus leve que limpdance de base du transistor utilis pour amplifier le signal HF. Mme si nous ne connaissons pas limpdance de collecteur ni celle de la base, il suffit, pour les adapter, de relier le filtre comme le montre la figure 398. Au collecteur, ayant une impdance suprieure, on relie C1 et la base du transistor amplificateur on relie L1. Pour savoir quand ces deux impdances sont parfaitement adaptes, on procde de manire exprimentale. En srie avec le collecteur du transistor amplificateur on relie un milliampremtre, comme le montre la figure 399, puis on rgle les deux condensateurs ajustables C1 et C2 jusqu trouver la capacit pour laquelle le transistor consomme le courant maximum. Si lon reprend la comparaison hydraulique, quillustre la figure 392, nous pouvons dire que C1 sert adapter le filtre au diamtre suprieur et C2 au diamtre infrieur. La self L1 relie la base sert accorder la frquence de travail. En effet, comme nous lavons vu ensemble propos de loscillateur quartz EN5038, si cette


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LE COURS24 MHzC1

48 MHzL1 C1

96 MHzL1 C1

96 MHzL1

C2

C2

C2

OSCILLATEUR

1er AMPLI.

2e AMPLI.

Figure 400 : Si L1 a un nombre de spires insuffisant, au lieu de saccorder sur la frquence fondamentale elle saccordera sur une frquence harmonique. Cette caractristique peut tre mise profit pour doubler une frquence. Par exemple, dans le cas dun tage oscillateur produisant une frquence de 24 MHz, si vous utilisez une self L1 constitue de peu de spires, vous pourrez accorder le premier filtre sur 48 MHz, le deuxime et le troisime sur 96 MHz. Si vous rglez un filtre sur une frquence harmonique, la sortie vous obtiendrez une puissance infrieure celle obtenue avec un filtre rgl sur la fondamentale produite par ltage oscillateur.

self na pas la valeur dinductance en H requise, au lieu de saccorder sur la frquence fondamentale elle peut le faire sur une frquence harmonique, cest--dire une frquence double de la fondamentale. Cette caractristique ne peut dailleurs tre exploite que dans le cas o lon souhaite doubler la frquence prleve la sortie de loscillateur. Par exemple pour mettre sur la frquence de 96 MHz nous pouvons utiliser un quartz de 48 MHz oscillant sur 24 MHz puis rgler le premier filtre sur la frquence de 24 + 24 = 48 MHz et les deuxime et troisime filtres sur 48 + 48 = 96 MHz, comme le montre la figure 400. Or calculer linductance dun filtre adaptateur est difficile car on ne connat presque jamais les impdances de collecteur et de base des transistors utiliss. Pour rsoudre ce problme, au lieu de perdre du temps dans des calculs complexes, mme les spcialistes utilisent une mthode exprimentale beaucoup plus simple et bien plus prcise. En fait on part dun filtre constitu de deux condensateurs ajustables de 500 pF et dune self de 20 spires de fil de cuivre de 1 mm de diamtre bobin sur un diamtre de 12 15 mm. Quand on tourne les axes des condensateurs ajustables le transistor un moment se met consommer un courant maximal, comme le montre la figure 399. Si ce nest pas possible, on rduit le nombre de spires 18, 15, etc. Supposons quavec 6 spires et avec C1 et C2 environ 100 pF on russisse faire consommer un courant maximal au transistor, on ralise un second filtre en montant une self de 6 spires et deux condensateurs ajustables de 100 pF. Si vous voulez monter un metteur quel quil soit, vous naurez pas faire cette manipulation, car la liste des composants indiquera la capacit des deux condensateurs ajustables et le nombre de spires de la self.

MULTIMTRE sur VOLTSOHM x10 x1 Service 30A 0,3A 3mA x100x1K 1,5V 5V 15V 50V 150V 500V 1KV 3A 1,5KV max

~

=COM

BASSE IMPDANCE L1C B E

HAUTE IMPDANCE C1 ERTNE

+

30mA 0,3A

SONDE EN5037DS1 EITROS R3

C2

50 51

JAF1

R1 R2

C1 C2 C3 C4

Figure 401a : Pour adapter limpdance de sortie dun transistor limpdance normalise du cble coaxial, vous devez relier la self L1 au collecteur et le condensateur ajustable C1 la sonde de charge ayant une rsistance de 50 ou 75 ohms lentre.

Adapter un transistor final une impdance normalise de 50 ou 75 ohms.Le tableau 20 montre que limpdance de collecteur dun transistor est toujours infrieure aux 50 ou 75 ohms du cble coaxial allant lantenne mettrice. Mme si nous ne connaissons pas limpdance de collecteur du transistor utilis, nous savons dj quelle doit tre augmente et pour ce faire il est ncessaire de relier le filtre comme le montre la figure 401. En fait nous devons relier L1 au collecteur et C1 la sortie. Pour savoir si notre filtre peut adapter la basse impdance du collecteur une impdance de sortie de 50 51 ohms, il suffit de relier la sortie la sonde de charge EN5037. Cette sonde accepte une puissance maximale dentre de 1 W et donc, pour mesurer une puissance suprieure, il est ncessaire de remplacer les deux rsistances dentre de 100 ohms 1/2 W par dautres de plus grandes puissances, mais ayant toujours une valeur ohmique de 50 51 ohms. Par exemple pour mesurer une puissance maximale de 5 W nous pouvons relier en parallle trois rsistances au carbone de 150 ohms 2 W, en effet : 150 : 3 = 50 ohms. On ne peut pas

Figure 401b : Dessin, lchelle 1, du circuit imprim de la sonde HF de charge, EN5037, vu ct soudures.

exclure, cause des tolrances, que le rsultat effectif final soit de 49 ou 51 ohms, mais cela ne constitue pas un problme. Par contre ne remplacez jamais les rsistances au carbone par des rsistances fil : tant inductives

Liste des composantsR1 ................ 100 1/2 watt R2 ................ 100 1/2 watt R3 ................ 68 k C1 ................ 10 nF cramique C2 ................ 1 nF cramique C3 ................ 10 nF cramique C4 ................ 1 nF cramique DS1.............. Diode schottky HP5082 JAF1 ............. Self HF (32 spires fil cu mail 6/10 sur ferrite 3 mm, non critique)


27


LE COURS

Watt =

VxV R+R

Watt =

mA x V 1 000

Figure 402 : Aprs avoir lu la tension sortant de la sonde de charge sur le multimtre, comme le montre la figure 401, vous pouvez calculer la puissance en W en vous servant de la formule ci-contre. R en ohm, est la rsistance applique lentre de la sonde de charge (50 ou 75 ohms).

Figure 403 : Si vous savez quel courant en mA consomme ltage final et la tension dalimentation en V, vous pouvez calculer la puissance en W fournie en vous servant de la formule ci-contre. Comme le rendement dun transistor ne dpasse pas 80 %, la puissance calcule doit tre multiplie par 0,8.

leur impdance nest nullement gale leur rsistance ohmique ! Limpdance de collecteur ntant pas connue, ni la capacit parasite du circuit imprim et du dissipateur, etc., la valeur de L1 en H nest pas facile calculer, aussi, procderons-nous par mthode exprimentale. En fait on doit raliser un filtre form de deux condensateurs ajustables de 500 pF et dune self de 20 spires de fil de cuivre de 1 mm sur un diamtre de 10 12 mm. Si nous tournons les axes des condensateurs ajustables nous obtenons en sortie une tension maximale, comme le montre la figure 401. Si le multimtre indique une tension moindre que celle correspondant la puissance requise, nous devons rduire exprimentalement le nombre de spires. Si la tension maximale sobtient avec 10 spires et deux capacits de 80 pF, nous devons faire un second filtre avec une self de 10 spires et deux condensateurs ajustables de 100 pF. Plus la tension lue est leve, plus importante est la puissance HF prleve la sortie du transistor. Vous savez que la formule permettant de la calculer est : Weff = [(V x V) : (R + R)] o V est la tension mesure sur le multimtre reli la sonde de charge, R la valeur ohmique de la rsistance dentre de la sonde. Si elle est de 50 ohms, la formule peut tre simplifie :Figure 406 : Quand un transistor final est modul en AM, la tension du signal BF sajoute celle dj prsente sur le collecteur et par consquent si le transistor est aliment en 15 V, sur son collecteur il y aura une tension de 30 V.

Figure 404 : Si lmetteur est modul en FM, vous pouvez alimenter les transistors avec la tension maximale de travail, car la modulation fait varier seulement la frquence et non pas la tension de collecteur.

Figure 405 : Si lmetteur est modul en AM, vous devez alimenter le transistor final avec une tension gale la moiti de sa tension maximale de travail, car la modulation augmente la tension de collecteur.

Weff = [(V x V) : 100] Donc si sur le multimtre nous lisons 17,5 V, cest que le transistor fournit une puissance denviron : [(17,5 x 17,5) : 100] = 3 W Si en revanche sur le multimtre nous lisons 20 V, cest que le transistor fournit une puissance denviron :


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LE COURS0,05 W20 W

0,25 W

0,05 W

20 W

0,79 W

GAIN 7 dB

GAIN 12 dB

OSCILLATEUR

AMPLI.

OSCILLATEUR

AMPLI.

Figure 407 : Si lon applique une puissance de 0,05 W lentre dun transistor de 20 W ayant un gain de 7 dB, on prlve en sortie 0,25 W.

Figure 408 : Si lon applique une puissance de 0,05 W lentre dun transistor de 20 W ayant un gain de 12 dB, on prlve en sortie 0,79 W.

[(20 x 20) : 100] = 4 W Pour calculer la puissance HF que peut fournir un transistor final, on utilise la formule (voir figure 403) : W = (mA x V) : 1 000 mais tant donn que le rendement dun transistor ne dpasse jamais 80 % de la puissance consomme, la puissance en W est multiplie par huit. Donc si nous avons un transistor aliment en 12 V et consommant 420 mA, il doit thoriquement fournir une puissance de : (420 x 12) : 1 000 = 5,04 W Comme le rendement est de 80 %, la puissance relle obtenue est de : 5,04 x 0,8 = 4 W

La frquence de travailLe transistor utiliser doit tre choisi avec une frquence de coupure suprieure la frquence amplifier. La frquence de coupure est la frquence limite que le transistor peut amplifier. Donc pour amplifier une frquence de 30 MHz, il faut choisir un transistor ayant une frquence de coupure denviron 60 70 MHz. Pour amplifier une frquence de 100 150 MHz, il faut choisir un transistor ayant une frquence de coupure denviron 200 300 MHz.

la charge de sortie tait coupe. Si vous choisissez un transistor de 15, 20 ou 30 W, ne comptez pas prlever sa sortie de telles puissances, car tout dpend de son gain en dB et de la puissance applique sur sa base.

La tension de travailCette donne nous indique quelle tension maximale nous pouvons appliquer sur le collecteur dun transistor HF sans lendommager. Comme vous le verrez, certains transistors peuvent tre aliments par des tensions de 15 18 V et dautres, par des tensions de 24 30 V. Sil est modul en frquence (FM), tout type de transistor peut tre utilis pourvu que sa tension dalimentation ne soit pas dpasse : donc un transistor de 18 V peut tre aliment avec une tension maximale de 18 V et un transistor de 30 V avec une tension maximale de 30 V. En revanche sil est modul en amplitude (AM), on ne doit utiliser quun transistor pouvant tre aliment avec une tension de 24 30 V, cependant sur son collecteur il est ncessaire dappliquer une tension gale la moiti de la tension de travail maximale. Donc un transistor dont la tension maximale est de 24 V sera aliment en 12 V et un transistor de 30 V en 15 V. La raison en est la suivante : quand un transistor est modul en AM, le signal BF sajoute au signal HF et donc la tension prsente sur le collecteur est double, comme le montre la figure 406.

La puissance de sortieParmi les spcifications dun transistor HF devrait toujours figurer la puissance HF en W quil est capable de fournir (Ouput Power). Ne confondez pas lOutput Power et la Total Device Dissipation, en W aussi, qui est la puissance maximale que peut dissiper sous forme de chaleur le botier du transistor. Pour avoir une bonne marge de scurit, il faut toujours choisir un transistor pouvant fournir une puissance suprieure celle requise. Pour prlever une puissance de 3 W, il faut toujours choisir un transistor capable de fournir une puissance maximale de 4 5 W. Dans le cas dun transistor de 3 W, si pour une raison quelconque la puissance de sortie fournie dpassait 3,5 W, le transistor risquerait dtre dtruit en quelques secondes. Pour prlever une puissance de 3 W, nous pouvons aussi choisir un transistor de 15 20 W car il ne sera pas dtruit mme si par accident

Le transistor amplificateur de puissancePour lever la faible puissance fournie par un tage oscillateur, avant de choisir un transistor amplificateur il est ncessaire de connatre ces donnes : 1- frquence maximale de travail en MHz 2- puissance maximale de sortie en W 3- tension maximale appliquer sur le collecteur 4- gain maximal du transistor en dB

4W

20 W

20 W

1,26 W

20 W

20 W

4W

20 W

63,48 W

GAIN 7 dB

GAIN 12 dB

GAIN 12 dB

AMPLI. Figure 409 : Pour prlever la puissance maximale la sortie dun transistor de 20 W ayant un gain de 7 dB seulement, vous devez appliquer sur son entre une puissance de 4 W.

AMPLI. Figure 410 : Pour prlever la puissance maximale la sortie dun transistor de 20 W ayant un gain de 12 dB, vous devez appliquer sur son entre une puissance de 1,26 W seulement.

AMPLI. Figu

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Apprendre l' Electronique en Partant de Zéro - Niveau 3