Oscillateur programmable

Suite à la construction d’un émetteur petites ondes à transistors, il semblait évident que le principal problème rencontré par les bricoleurs de tout poil restait l’oscillateur.
Cet étage important dans un émetteur est souvent source de problèmes lors de sa réalisation avec les techniques traditionnelles.
Il convenait de trouver une issue facile et fiable, tout en restant très économique, pour contourner les contraintes habituelles.
Le passage par une solution numérique peu usitée permet de contourner facilement toutes les petites misères des oscillateurs traditionnels, à condition d’admettre certaines restrictions quant à la plage de variation en fréquence.

Le principe consiste à utiliser un oscillateur à quartz 80 Mhz du commerce, et à le diviser par un nombre variable, pour obtenir une fréquence plus basse, issue du résultat de cette division.

En l’occurence, au travers de 2 compteurs binaires prépositionnables 74AC193, ont peut obtenir un taux de division compris entre 255 et 1, ce qui devient particulièrement intéressant pour générer notre signal pilote dans la gamme petites ondes.

Pour une division de l’oscillateur 80 Mhz par:
64 = 1.250000 Mhz 0000 (0)
63 = 1.269841 Mhz 0001 (1)
62 = 1.290322 Mhz 0010 (2)
61 = 1.311475 Mhz 0011 (3)
60 = 1.333333 Mhz 0100 (4)
59 = 1.355932 Mhz 0101 (5)
58 = 1.379310 Mhz 0110 (6)
57 = 1.403508 Mhz 0111 (7)
56 = 1.428571 Mhz 1000 (8)
55 = 1.454545 Mhz 1001 (9)
54 = 1.481481 Mhz 1010 (A)
53 = 1.509433 Mhz 1011 (B)
52 = 1.538461 Mhz 1100 (C)
51 = 1.568627 Mhz 1101 (D)
50 = 1.600000 Mhz 1110 (E)
49 = 1.632653 Mhz 1111 (F)

A l’aide d’un simple switch 4 bits, ou d’une roue codeuse hexadécimale, on peut facilement programmer un jeu de 16 fréquences en faisant varier la consigne du premier diviseur (poids faibles).
Le deuxièmes diviseur (poids forts) est configuré de manière fixe, pour une simple commodité de réalisation.
Le tableau précédent reprend les combinaisons les plus intéressantes pour l’utilisation de 1.250000 Mhz à 1.632653 Mhz.
Le nombre binaire en fin de chaque ligne représente la combinaison à afficher sur les switches ou la roue codeuse.
Bien sûr, il existe d’autres possibilités, en utilisant d’autres rapports de division.

La technologie de ces diviseurs synchrones comporte toutefois un inconvénient pour notre usage.
En effet, la sortie divisée ne représente qu’une période du signal d’origine, ce qui, dans notre cas représente une « aiguille » négative de seulement 0.0000000125 secondes, soit 12.5 nS.
Impossible donc d’utiliser ce « pic » sans le rallonger fortement.
C’est le but de la bascule monostable, construite à l’aide de 2 portes 74HC132.
Le rapport cyclique est ainsi rétabli à environ 50% grâce à cette astuce élémentaire.
Les 2 portes restantes sont mise en parallèle, et servent de buffer pour attaquer le filtre passe-bas sous 50 ohms.
Il ne reste plus qu’à récupérer un magnifique signal sinusoidal en sortie, totalement débarrassé de tous ses harmoniques.

Le fonctionnement est absolument parfait, et ne comporte aucun réglage, ce qui répond totalement à l’idée de départ.
Les 74AC193 peuvent être remplacés par des 74HC193, à la condition impérative qu’ils soient de marque NXP (Philips). (Grosses différences de rapidité selon les constructeurs)

En espérant n’avoir ennuyé personne… :wink:
Oscillateur Programmable.jpg

Diviseur1.jpg

Vue aérienne de l’ensemble (60 x 60 mm)

Diviseur2.jpg

Spectre sur sortie 50 ohms. (fondamentale)

Diviseur3.jpg

Fondamentale + harmoniques 2 et 3.

Diviseur4.jpg

Oscillo sur sortie 50 ohms. (3VPP, sonde X10)

Bonsoir,

C’est parce que tu utilise la sortie cascade (Carry) qui ne dure qu’une impulsion.
En utilisant la sortie Q3 du dernier étage l’impulsion aura une durée de 32*12,5 nS = 400 ns au niveau bas et <= 400nS au niveau haut.

Bonne bidouille.

Tx

Ce serait bien trop simple!
Dans les compteurs prépositionnables, les valeurs du préset sont rechargées sur les sorties à chaque fin de cycle, en rebouclant le dernier carry sur les entrées « preset load ».

Il est donc totalement impossible d’utiliser les signaux sur les sorties Q, pour la simple raison que leur valeur peut rester à 1 en permanence, et ce de manière aléatoire, en fonction de la valeur imprévisible des entrées preset qui peuvent être changées à volonté .
C’est une particularité bien connue de ce type de compteur.

La meilleure solution pour obtenir un rapport cyclique de 50% reste de diviser l’impulsion de sortie (carry) par 2.
Mais, dans ce cas, le pas de fréquence est également multiplié par 2, et pour garder la condition d’origine, il faudrait doubler la fréquence de l’oscillateur pilote, soit 160 Mhz.
Les 74AC193 ne supportent pas une fréquence aussi haute, ce qui nous ramène à la case départ, avec la ruse du monostable dont l’action est complétée par le filtre LC.
Pour exemple, dans le montage ci dessus, les sorties QC et QD restent à 1 en permanence, car le préset est fixé à 1100. (DCBA)
La seule sortie utilisable sur ces compteurs reste la sortie carry, avec son impulsion microscopique caractéristique. :wink:

Bonjour,

Les seules particularités du 74193 dont j’ai connaissance sont celles qui ressortent de sa table de vérité et de son diagramme de temps.
Ils décrivent les états successifs que prennent les sorties du compteur en fonction de l’état des variables d’entrées.

J’en conviens, tout ceci est assez délicat à appréhender.
Mais, il n’ y a guère de place pour l’aléa sinon ton montage ne marcherait pas.

Et, il est tout à fait possible d’exploiter les sorties des différents étages. Un petit coup d’oscilloscope devrait le confirmer.

Tx

L’oscilloscope prouve en fait tout le contraire.
Si vous le souhaitez, je peux joindre une salve prise sur un Tektro numérique 4 traces.
C’est éloquent!
Le principe de ces compteurs modulo est assez simple à comprendre.
Si l’on veut faire un compteur par 7 (par exemple) , on soustrait ce nombre au comptage maximal, ce qui nous donne 8 sur les preset.
Le prochain cycle de comptage ne commencera donc pas à 0, mais directement à partir de 9.
9,10,11,12,13,14,15,puis reload asynchrone du compteur avec le preset.
Vous constaterez facilement que, dans ce cas, la sortie QD ne passe jamais à 0! (confirmé par l’oscillo)
Idem avec QC en prenant, par exemple un comptage par 3, ce qui nous donne 12 au preset.
Quant au comptage par 1 (14 au preset), il est facile de comprendre que QB, QC, et QD seront à 1 en permanence!..

Le raisonnement reste le même avec deux compteurs 4 bits en cascade.
Attention à ne pas confondre le fonctionnement d’un compteur en mode prépositionnable, avec celui d’un comptage binaire ordinaire.
Ce sont deux modes TOTALEMENT DIFFERENTS, vraisemblablement à l’origine de votre méprise…

Bonsoir,

Connaissant Blaireau je suis persuadé qu’il a exploré toutes les combinaison et la preuve la sienne fonctionne

Bonne soirée à tous

Guy

Bonsoir Guy!
Content de te lire.

J’ai utilisé mon premier 74193 voilà déjà 35 ans, et il semblerait que je n’aie pas encore tout compris.
Après tout c’est possible…
J’espère que notre ami va se jeter sur son fer à souder pour faire un prototype du schéma, et me montrer, démonstration à l’appui que je me suis planté.
Sa solution, si elle fonctionne, m’intéresse au plus haut point!
La bricole du soir remplace très avantageusement la télé…

Bonjour,

Je suis très impressionné mais ce ne sera pas suffisant pour me convaincre.

En fait ce n’est qu’un problème d’arithmétique. Pas besoin de fer à souder.
Pour faire du 1,25 Mhz avec du 80 Mhz il faut un diviseur à 6 étages dont le poids fort de rang 5 (2^5 = 32) va passer à 1 entre les états 31 et 32 du compteur et repasser à zéro en fin de cycle (=63). La durée de l’impulsion au rang 5 sera donc exactement 400 ns.

Le fait de forcer le compteur à retourner à une valeur qui n’est pas zéro ne change rien tant que cette valeur reste inférieure à 31 : On a toujours une impulsion de 400 ns sur la sortie de rang 5.

Le fait d’utiliser 2 Compteurs par 16 en cascade complique lègèrement le problème puisque le compteur ne va plus évoluer entre 0 et 63 mais entre 192 et 255. Ce qui ne change encore une fois rien du tout à condition de ne pas se préoccuper des poids forts de randg 6 et 7 qui restent à 1 : On a toujours une impulsion de 400 ns sur la sortie de rang 5 (=32).

Pas besoin d’un analyseur de salve pour voir ça. Un oscilloscope tout à fait ordinaire (Réglage 2Volts/div, 0,1µs/div) branché en sortie du sixième étage du compteur devrait suffire à l’observer.

Tx

Bon, je vois que vous êtes un grand adepte de théories.
Je ne saurais que vous conseiller de passer au fer à souder, afin de les mettre en pratique.

Pour mémoire, je vous rappelle que le schéma en question divise de 64 à 49, avec une impulsion très courte en sortie carry.
Vous m’affirmez que l’on peut avoir une impulsion de 400 nS symétrique en utilisant une autre sortie du compteur.
Je suis très impressionné par votre savoir, mais j’aimerais bien pouvoir visualiser ce phénomène miraculeux.
Après avoir vérifié TOUTES les sorties des compteurs, je n’ai encore RIEN constaté.
Sans doute une incompétence de ma part…
Dans ce cas, auriez vous l’amabilité de vérifier PHYSIQUEMENT de votre côté la justesse de vos théories ?
Soyez en remercié par avance.

Blaireau cherche oscilloscope de marque Ghost Buster pour visualiser impulsion fantôme.

Ca aurait certainement beaucoup plu à feu Pierre Dac… :wink:

Faut tout lire :

Ou bien regarder le schéma pour constater que les deux bits de poids fort du deuxième compteur ne bougent pas ! !
Par contre les deux bits de poids faible, oui:

D C B A
1 1 0 0  preset = 12,   hex C
1 1 0 1 13, hex D
1 1 1 0 14, hex E
1 1 1 1 15, hex F
carry => preset.

Un diviseur par deux sur la sortie A peut être ?

A la réflexion, non ! Le pulse sera un peu plus long mais toujours pas symétrique (au pif 1/3). J'ai sommeil !

Yves.

Achetez plutôt un livre d’arithmétique ou plutôt de calcul jusqu’à 64 qui explique les étapes intermédiaires pour y parvenir.

Quant a reproduire un montage dont le fonctionnement ne tient qu’à une impulsion tellement fine que personne ne l’a jamais vue, cela ne m’interresse pas. Je vous laisse à vos oeuvres.

Tx

Cher monsieur Transistorix.
En toute logique, on vérifie d’abord, et l’on affirme APRES, et non l’inverse!
Vous vous êtes pris les pieds dans le tapis en répondant trop vite à un problème que vous avez sous estimé.
Cela peut arriver à chacun d’entre nous.
Le montage est devant mes yeux, ainsi que les appareils de mesure.
L’impulsion que vous imaginez dans votre théorie n’existe pas, raison pour laquelle j’ai du utiliser une solution de rechange.
Tous ceux qui ont réellement utilisé des compteurs 74193 connaissent cette particularité.
Votre raisonnement erroné tend à faire passer les autres pour des imbéciles.
Dans votre cas cette persistance dans l’erreur s’appelle de la mauvaise foi.
Très sincèrement, au lieu de défendre envers et contre tout votre théorie inexacte, et non vérifiée, réalisez plutôt le montage.
Vous aurez ainsi la démonstration indéniable de la fausseté totale de vos affirmations.
Il est beaucoup plus facile d’ouvrir le bec que de tendre le bras! :exclamation:
Cordiales salutations.

Ps: Contrairement à vos dires, le montage fonctionne parfaitement (voir photos ci-dessus).
On ne saurait en dire autant de votre « hypothèse »…

Bah,

Vos tentatives et provocations pour tenter renverser la situation à votre avantage ne m’impressionnent toujours pas.

Il me semble que c’est à vous de faire la preuve que votre montage marche et pas à moi.

Et, si il marchait aussi bien que vous le dites, on aurait vu des oscillogrammes depuis longtemps.

Quant on a un bidule 4 traces qui fait des salves cela doit pas être si compliqué que ça.

Tx

Argumentation pitoyable et sans intérêt.
Je n’ai aucun compte à vous rendre, et votre insistance devient particulièrement fatigante.
Inutile donc d’ennuyer les lecteurs du forum plus longtemps.
Je vous laisse à votre inébranlable mauvaise foi.

Pour en revenir à nos moutons, le prototype de l’oscillateur programmable à été affublé d’un étage destiné à moduler le signal en amplitude, ainsi que d’un transistor MOS 2N60C polarisé en classe AB pour remonter le signal à 20 dBm (100 mW) sur la sortie antenne.
TX1.jpg