Pour nombre d'amateurs, l'électronique ne constitue qu'un agréable passe-temps, elle ne saurait justifier un coûteux investissement en matériel de laboratoire : générateurs, oscilloscopes, etc.
Cependant, en présence de certains montages manifestant quelque réticence à donner les résultats prévus, on aimerait disposer de moyens de contrôle simples, pour localiser une panne probable. L'injecteur de signal, très facile à construire pour quelques francs seulement, fait partie de cette panoplie de base.
Qu'est-ce qu'un injecteur de signal ?
On désigne traditionnellement, sous celte appellation, un oscillateur travaillant dans la plage des fréquences audibles (aux alentours de 1 000 Hz par exemple), et délivrant des tensions de forme rectangulaire, à très faibles temps de montée et de descente.
Ce dernier point mérite quelques explications, car il constitue tout l'intérêt du montage. Les mathématiciens démontrent que tout signal périodique de Séquence F, quelle que soit sa forme, peut être considéré comme la somme de sinusoïdes de fréquences F, 2F, 3F, etc. La première sinusoïde est dite la fondamentale du signal considéré ; les autres sont les harmoniques de rang 2, 3. etc.
Plus un signal comporte des transitons raides, et plus il est riche en harmoniques de rangs élevés. On conçoit donc que ce soit le cas, en particulier, des créneaux à très faibles temps de montée et de descente.
Ainsi, lorsqu'on applique, à l'entrée d'un circuit, des rectangulaires à 1 000 Hz, tout se passe comme si on injectait, simultanément, des sinusoïdes à 1 000 Hz, 2 000 Hz, etc., et ainsi jusqu'à plusieurs centaines de kilo-hertz !
L'injecteur pourra donc servir non seulement au contrôle des circuits BF, mais aussi des amplificateurs HF (étages HF des récepteurs de radio, par exemple).
Utilisation de portes CMOS
Les portes logiques, et particulièrement les NAND, se prêtent bien à la réalisation d'oscillateurs astables. En utilisant celles de la famille CMOS, on bénéficie en outre de deux avantages importants : la faible consommation et la possibilité d'alimenter l'oscillateur sous des tensions réduites, puisque les circuits CMOS fonctionnent bien a partir de 3 V. Nous en profiterons donc pour alimenter notre injecteur à l'aide de deux petites piles rondes de 1,5 V, ce qui est particulièrement économique.
Schéma et fonctionnement de l'injecteur
Il tait appel a un très classique circuit 4011, qui renferme, en un même boitier dual-in-line à quatorze broches, quatre portes NAND à deux entrées. La schéma complet est donné à la figure 1.
Les deux premières portes, N1 et N2, fournissent chacune un déphasage de 180°, puisqu'elles sont montées en inverseur. Au total, on retrouve donc, a la sortie de N2, un signal en phase avec celui que reçoit l'entrée de N1. Dans ces conditions, R2 introduit une réaction positive, et l'ensemble N1, N2, R1 et R2 constitue un trigger de Schmitt.
This video shows a schmitt trigger connected to a relay which is connected to a fan.
By heating the thermistor, i activate the fan which will cool the thermistor and open the relay.
En ajoutant une troisième porte N3, on dispose, sur la sortie de celle-ci, d'un état bas lorsque l'extrémité gauche de R1 se trouve a l'état haut, et réciproquement. Désignons alors par u1 et u2 les seuils du trigger (fig. 2).
Lorsque la tension aux bornes de C est descendue au seuil inférieur u1, le trigger bascule, et la sortie de N3 passe a l'étal haut. A cet instant. C commence a se charger a travers R3, et la différence de potentiel croit exponentiellement entre ses armatures. Dés qu'elle atteint le seuil supérieur u2, le trigger bascule à nouveau, et la sortie de N3 passe à l'état bas : C se décharge exponentiellement a travers R3, jusqu'au seuil u1, qui masque le départ d'une nouvelle période.
La figure 2 établit la correspondance entre les variations de tension aux bornes de C, et celles de la sortie de N3.
Comme il reste, dans le circuit 4011, une porte non encore exploitée, nous nous en sommes servi pour effectuer une dernière mise en forme du signal. On recueille donc finalement les créneaux sur la sortie de N4.
Le circuit imprimé et son câblage
Rappelons, pour commencer, le brochage du circuit intégré 4011, que donne la figure 3.
Les dimensions du circuit imprimé (fig. 4), ont été choisies égales à celles d'un coupleur pour deux petites torches : on pourra, ainsi, réaliser un montage très compact.
Pour l'implantation des composants, on se reportera au dessin de la figure 5, et à la photographie du circuit terminé. II ne nous semble pas utile, ici, de fixer le circuit intégré sur un support : on y gagnera un peu en épaisseur.
La réalisation finale n'est aucunement critique, et chacun pourra juger de l'opportunité d'habiller l'ensemble dans un petit coffret ...
Vérification du fonctionnement
Le montage est si simple que, sauf erreur de câblage (attention a ne pas retourner le 4011, et bien brancher les plies avec la bonne polarité !), il doit fonctionner dès la mise sous tension.
A défaut d'un contrôle oscilloscopique, on peut s'en assurer très simplement : Il suffit de connecter, sur la sortie, un écouteur à haute impédance (les petits écouteurs d'oreille conviennent très bien). On doit alors entendre nettement les oscillations à 1 000 Hz.
Quelques exemples d'utilisation
Vous voici maintenant, après quelques heures de travail, en possession de votre injecteur de signal. Quels services peut-il exactement vous rendre ? C'est ce que nous allons tacher d'illustrer par quelques exemples, en choisissant des réalisations récemment décrites dans Electronique Pratique.
Le premier concerne le correcteur de tonalité proposé dans le numéro 47 (mars 1982), à la page 69. Supposons donc que cet appareil vous pose quelques problèmes, et qu'en branchant une platine à l'entrée, vous n'obteniez aucun son a la sortie de l'amplificateur associé. Il faut déterminer quel est l'étage défectueux. Pour cela, on branchera l'injecteur de signal successivement :
- sur la base de T5 : si le son est perçu a la sortie, dans le haut-parleur de l'amplificateur de puissance, cet étage fonctionne.
- sur la base de T4 : même conclusion.
- et ainsi de suite, en remontant vers l'entrée.
Si, par exemple, on obtient un signal en attaquant la base de T3, mais plus rien en excitant celle de T2, c'est ce dernier transistor qui doit être mis an cause.
Remarquons, au passage, que l'injecteur ne doit pas perturber les polarisations continues du montage essayé. On interposera donc un condensateur d'isolement, d'environ 10 a 100 nF.
Prenons, comme deuxième exemple, l'interrupteur sonore du numéro 45 de janvier 1982 (page 97). L'injecteur permet de contrôler la partie amplificatrice, en excitant successivement l'amplificateur opérationnel CI2 (appliquer l'injecteur au point B du schéma) et le transistor d'entrée (sur l'armature négative du condensateur C5), après avoir débranché le micro. Dans les deux cas, on doit déclencher le relais ; sinon, il faut incriminer CI2 (premier essai) ou T1 (deuxième essai).
Liste des composants
R1 : 22 kΩ (rouge, rouge, orange)
R2 : 270 kΩ (rouge, violet, jaune)
R3 : 22 kΩ (rouge, rouge, orange)
R4 : 1,8 kΩ (marron, gris, rouge)
C : 100 nF
CI : Circuit 4011
1 coupleur pour deux pile baton 1,5 V
1 interrupteur.
R. RATEAU
Eectronique Pratique N49 Mai 1982
fr.wikipedia.org - Circuit intégré 4011
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