Commande automatique de fréquence et amplis opérationnels

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
Je possède un récepteur FM doté d'une commande automatique de fréquence, dont le schéma est le suivant:



Le récepteur est basé sur le circuit intégré MC3362P. Ce schéma avait été publié dans la revue Megahertz 165 de décembre 1996. Les deux condensateurs marqués 0,68 et 0,33 sont en uF à mon avis. A moins que ce ne soit respectivement 0,68 nF et 0,33 uF.
Mais peu importe, le circuit fonctionne bien, à ce qui suit près.

Sur la pin 13 de cet IC, on a la sortie BF, avec une composante alternative, qui contient le signal démodulé, et une composante continue, qui est utilisée pour la commande automatique de fréquence, de manière à ce que le récepteur se centre automatiquement sur la fréquence centrale de l'émetteur FM.

Cette propriété est utile, car il s'agit de recevoir des signaux affectés d'un effet doppler de + ou - quelques KHz.

Cependant, ce circuit peut compenser des différences de fréquence de + ou - 70 KHz (je viens de le mesurer) ce qui est excessif.

Il arrive en effet que le récepteur, dont la bande passante est large de 40 KHz, soit réglé sur une fréquence à laquelle on attend une émission mais que l'AFC désaccorde le récepteur sur un signal parasite, ce qui fait que lorsque l'émission attendue se produit, le récepteur reste accordé sur la fréquence parasite.

Il faudrait donc réduire la largeur de la plage de fréquences couverte par l'AFC.

Comment procéder?

Je pensais connecter les deux entrées du second ampli op par une résistance de 100 KOhm. On devrait ainsi obtenir un AFC actif à environ + ou - 7 KHz de la fréquence centrale, non?

Cela vous semble-t-il une bonne solution?
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[jiherve]

bonsoir,
en fait tout dépend du ratio de capacité entre la varicap et la capa fixe de l'oscillateur s'il y en a une.
Une capa ajustable en série avec la sortie varicap sera plus simple d'emploi, ou changer de varicap, une 400x tripote vers la dizaine de pF.
JR

[Yvan_Delaserge]

Certes, mais la même Varicap sert aussi à l'accord en fréquence du récepteur.
Je préférerais réduire l'excursion de tension à la sortie du second ampli op.
Mais comment faire? Réduire son gain? mais comment?
Je me disais que court-circuiter vers la masse virtuelle, une partie du signal en provenance du premier ampli op serait la chose à faire?

[jiherve]

Re
le second AOP est un intégrateur, donc gain DC infini en théorie, cela fait partie d'une boucle de régulation, tu n'as pas d'autre choix que de limiter l'excursion de tension sur la varicap donc tu fais précéder la 5.6K par un pont diviseur ou de limiter l'action de celle ci par une capa série ; Accessoirement 5,6K c'est très faible il faudrait au moins 10 fois plus pour ne pas abrutir le circuit résonnant, ce qui accessoirement diminue son coefficient de qualité.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Attention au choix de l'ampli-op : tous ne tolèrent pas une charge capacitive de 10 nF : https://www.analog.com/en/analog-dia...gineer-25.html
Une solution peut aussi être de séparer la sortie de l'AOP et la 10nF par une résistance série de ~100-1k Ohm

Le suiveur ne me semble pas indispenable, étant donnée la sortance de la broche 13 du MC3362 et la charge de 1MOhm.

[Yvan_Delaserge]

bonsoir,
en fait tout dépend du ratio de capacité entre la varicap et la capa fixe de l'oscillateur s'il y en a une.
Une capa ajustable en série avec la sortie varicap sera plus simple d'emploi, ou changer de varicap, une 400x tripote vers la dizaine de pF.
JR

Réflexion faite, réduire la plage d'accord du récepteur est une chose souhaitable.
En effet, la plage de fréquences intéressante est de 1 MHz de large.
Mais tel quel, le récepteur couvre une plage de plusieurs dizaines de MHz. Presque dix fois trop.
La totalité des fréquences intéressantes est couverte en variant la tension appliquée à la Varicap de moins d'un demi volt.

La diode BB909 présente une capacité allant de 11 à 38 pF, selon la tension appliquée entre 7 et 1 V.



Avec les deux condensateurs ajoutés, la plage d'accord devrait se réduire à quelques MHz.
Et donc la plage couverte par l'AFC devrait se réduire aussi de presque un facteur 10, ce qui est le but recherché au départ.

[Yvan_Delaserge]

Voici le circuit complet de la CAF du récepteur avec en-dessous les schémas tirés de la datasheet du MC3362P



Contrairement à ce que je croyais, le MC3362P possède une varicap interne, accessible par la pin 23.
Donc la BB909 ne sert qu'à la CAF.

On voit que les pins 21 et 22 sont connectées ä +8V à travers la résistance de 27 KOhms. Ailleurs dans la datasheet, on voit qu'il est possible de faire ça sans problèmes.
Donc la Varicap voit 8 volts sur son anode et 4 Volts sur sa cathode. Elle est donc polarisée dans le sens passant!
Comment est-ce que ça peut fonctionner?

[jiherve]

bonjour
en fait cela signifie soit qui faut utiliser la varicap interne, le schéma de l'oscillateur local(fig 13) indique d'ailleurs que ce sont deux diodes qui remplissent ce rôle , soit que l'oscillateur étant de type symétrique il en faut 2 en extérieur câblées comme dans le composant.
Cela fera deux commandes pour l'oscillateur:
une utilisant la pin 23 pour l'accord 'gros' et ta bidouille pour la CAF, cela me semble compliqué.
tu as une discussion sur le sujet sur ABC :https://www.abcelectronique.fr/forum...ad.php?t=33784
JR

[Yvan_Delaserge]

J'ai eu une autre idée, qui permettrait de régler le problème beaucoup plus simplement:
Comme la fréquence de réception se règle grâce à une Varicap distincte, pour ce qui est de la CAF, il suffirait de substituer la Varicap BB909 par une diode 1N 4148.
J'ai trouvé un site qui parle de la capacité de ces diodes lorsque l'on les utilise comme des Varicap.



Ces diodes ne sont pas spécifiées selon leur capacité, donc ça doit varier beaucoup d'un fabricant à un autre, mais on doit être dans les environs du picofarad. Et entre 1 et 7 volts de tension inverse, la capacité varie de 3% selon le graphique du haut et 30 % selon le graphique du bas.
Mais pour une vraie varicap, c'est plutôt 300 %!

Donc, à mon avis, une simple substitution de la Varicap par une 1N4148 permettrait de bien se rapprocher de l'objectif initial.

Qu'en pensez-vous?

[jiherve]

re
c'est dans l'idée ce que je t'avais écrit au #2, dans ce cas il faut que tu dupliques exactement le montage intérieur du 3362 et que tu appliques ton réglage "gros" sur l"entrée 23 et ta bidouille CAF sur les 4148.
Les contraintes de tension seront les mêmes pour garder l'oscillateur fonctionnel.
Il faudra sans doute abrutir en fréquence la tension de CAF destinée au maintien de l'accord "gros" et garder un filtrage plus léger pour le 'fin'.
JR

[Yvan_Delaserge]

Ton idée initiale était la bonne, merci jiherve!

[jiherve]

re
ton probleme va être de conserver assez de CAF pour garder l'accord mais pas trop pour ne pas aller se balader ailleurs, tu vas t'amuser car là les simulations ne serviront à rien vu la quantité de capa parasites inconnues et sans doutes l'absence de modèle pour le circuit HF.
Tu peux laisser la pin 23 à un potentiel fixe et essayer d'accorder avec un petit ajustable, ou piloter la pin 23 par un potentiometre, mais cela va rester un peu pointu.
Bonne bidouille.
JR

[Yvan_Delaserge]

Tu lis dans mes pensées! En effet, j'ai fait une petite simu avec Excel.



Avec la BB109, j'ai 131 KHz de plage d'accord de la CAF. C'est proche de ce que j'ai mesuré sur le circuit réel.
Avec une 1N4148, de capacité de l'ordre du pF, 17 KHz. Exactement ce qu'il me faut.
Avec une 1N4007, environ 16 pF et 67 KHz. C'est mieux mais encore trop.

Ce sera donc une 1N 4148.

[zebular]

Tu lis dans mes pensées! En effet, j'ai fait une petite simu avec Excel.

Pièce jointe 474277

Avec la BB109, j'ai 131 KHz de plage d'accord de la CAF. C'est proche de ce que j'ai mesuré sur le circuit réel.
Avec une 1N4148, de capacité de l'ordre du pF, 17 KHz. Exactement ce qu'il me faut.
Avec une 1N4007, environ 16 pF et 67 KHz. C'est mieux mais encore trop.

Ce sera donc une 1N 4148.

Bonjour
J'ai déjà fait usage d'une 4148 en guise de varicap.
Tu peux aussi en utiliser 2 en // pour avoir un peu de marge.

[Antoane]

Bonjour,

si ca intéresse qqn, voici quelques mesures de capacité inverses de diodes du labo.
Je n'avais malheureusement pas de quoi tester sur des échantillons d'une même référece venant de plusieur fabricants, ou du moins lot de fabrication -- les essais de traversant vs. SMD donnent une idée.

Mesures faite au E4990a (compensation de circuit ouvert), sous Vdc allant de 0 à 40V, avec un stimuli à 1 MHz de 50 mV.

A gauche les donnés brutes, à droite la capacité normalisée par sa valeur @Vdc=0. L'échelle log cache le point à Vrev=0, qui serait par construction à l'ordonnée C/C0=1.

[Yvan_Delaserge]

Merci Antoane pour ces mesures.
Je n'arrive pas à bien comprendre comment interpréter le graphique de droite.

Est-ce que tes résultats confirment ce que j'avais tiré de la lecture des datasheets?
A savoir:
Pour une tension inverse comprise entre 1 et 7 V,
La 1N4148 présente une capacité allant de 0,850 à 0,825 pF.
La 1N4007 présente une capacité allant de 20 à 12 pF.

[Antoane]

Le graphique de droite montre que :
- ma 1N4148 (violet) et ma TS4148 (bleu ciel) ont de faibles dépendance de la capacités vs la tension : entre -6 et -8% seulement entre 0 et 40 V (-2 % entre 1 et 7 V).
- toutes les autre diodes testées ont une dépendance similaire : environ -70 à -80 % entre 0 et 40V.

Le graphique de gauche montre que :
- ma 1N4148 (violet) a une capacité parasite proche de 650 fF @Vrev=0, et environ 600 fF @Vrev=40 V
- ma TS4148 (bleu ciel) a une capacité parasite proche de 1.1 pF @Vrev=0, et environ 1.0 pF @Vrev=40 V
- ma 1N4007 (jaune) a une capacité parasite proche de 13.8 pF @Vrev=0, 8.8 pF @Vrev=1 V, 5.1 pF @Vrev=7 V, 2.9 pF @Vrev=40 V

[Yvan_Delaserge]

OK donc pour résumer, avec une tension inverse entre 1 et 7 Volts :
Selon tes mesures,
La 1N4148 présente une variation de capacité de 2%.
La 1N4007 de 42%. 5,1 a 8,8 pF.

Selon les datasheet:
La 1N4148 va de 8,8 à 5,1 pF . 2,9 % de variation.
La 1N4007 va de 20 à 12 pF. 40% de variation.

La pratique correspond bien à la théorie. Ça s'arrose, non?

[Yvan_Delaserge]

Correction: Selon la datasheet la 1N 4148 va de 0,850 à 0,825 pF.

[Yvan_Delaserge]

Bonjour
J'ai déjà fait usage d'une 4148 en guise de varicap.
Tu peux aussi en utiliser 2 en // pour avoir un peu de marge.

Admettons que je trouve qu'une 1N4148 n'a pas assez de capacité. J'en mets deux en parallèle, mais ce n'est toujours pas assez.

J'essaie donc une 1N4007, mais elle a trop de capacité. Je décide donc de mettre deux diodes 1N4007 en série. Que va-t-il se passer?
Déjà est-ce que (pour paraphraser Jacques Chirac) le courant de fuite de l'une va être suffisant pour polariser l'autre?
Mais en admettant que ce soit le cas, alors le point commun des deux diodes va se trouver à Vcommande/2.
Donc chaque diode ne va "voir" que la moitié de la tension de commande.
Donc leur capacité totale sera la même que celle d'une seule diode?

[zebular]

Admettons que je trouve qu'une 1N4148 n'a pas assez de capacité. J'en mets deux en parallèle, mais ce n'est toujours pas assez.

J'essaie donc une 1N4007, mais elle a trop de capacité. Je décide donc de mettre deux diodes 1N4007 en série. Que va-t-il se passer?
Déjà est-ce que (pour paraphraser Jacques Chirac) le courant de fuite de l'une va être suffisant pour polariser l'autre?
Mais en admettant que ce soit le cas, alors le point commun des deux diodes va se trouver à Vcommande/2.
Donc chaque diode ne va "voir" que la moitié de la tension de commande.
Donc leur capacité totale sera la même que celle d'une seule diode?

Je l'ignore, je n'ai fais que des tests empiriques, sans mesures capa, je voyais l'effet sur la frequence d'un VCO, autour de 10MHz. Ca date un peu.
Je devais travailler dans une plage de tension 3 à 6 v. SGDG