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Testeur oscillateur 001
Dernière mise à jour : 21/01/2024Présentation
Cet outil permet de vérifier si un oscillateur fonctionne, quand un oscilloscope (ou un fréquencemètre) ne peut pas faire l'affaire.
Il n'est pas toujours évident de vérifier avec un oscilloscope si un oscillateur à bobine ou à quartz fonctionne. La sonde de l'oscilloscope, même avec l'atténuateur de la sonde en position 1:10, peut constituer une charge capacitive trop élevée capable de bloquer l'oscillateur objet du test. Avec l'outil présenté ici, il y a moins de soucis à se faire. D'une part, l'impédance d'entrée de cet utilitaire est très élevée, puisque voisine de 100 MO (10 foix plus que l'impédance d'entrée de l'oscilloscope avec sonde classique en position 1:10). D'autre part, la capacité d'entrée est très faible, de l'ordre du picofarad. Ces deux spécificités limitent grandement les risques de bloquer l'oscillateur lors de son contrôle.
En complément, il est inutile de brancher l'appareil à un quelconque autre ustensile (hormis son indispensable bloc d'alimentation), puisqu'une LED incluse sur le circuit imprimé s'illumine en présence d'un signal d'entrée de fréquence comprise entre 10 kHz et 50 MHz. Une sortie "basse impédance" est toutefois prévue pour brancher un oscilloscope en vue de mesurer la fréquence de l'oscillateur...
Schéma
Le circuit s'articule autour de deux transistors, un FET 2N4416 (drôle de coco en boîtier à 4 broches) et un bipolaire rapide (HF) BF494.
Le circuit d'entrée composé de Q1 et Q2 n'apporte pas de gain, considérez-le davantage comme un adaptateur d'impédance que comme un amplificateur en tension. Le signal d'entrée ressort sur le connecteur J2 avec la même amplitude - enfin presque, puisqu'on on observe même une très légère baisse de niveau. Ce point n'est pas critique du tout. Ce n'est pas de gain dont nous avons besoin ici, mais d'une très grande impédance d'entrée et surtout d'une très faible capacité d'entrée, ce que permet le transistor à effet de champ Q1 2N4416. Le signal adapté est disponible sur l'émetteur de Q2, avec une bande passante qui atteint 50 MHz, ce qui est suffisant pour les montages "amateur".
Le signal disponible sur l'émetteur de Q2
peut prendre deux directions :
- sortie directe sur le connecteur J2 à travers R11, pour branchement
d'un oscilloscope ou d'un fréquencemètre
- redressement et filtrage par D1, D2 et C5 pour transformer le signal
alternatif en tension continue
Bien que R11 possède une valeur de 50 ohms qui correspond à une norme, elle n'est pas là pour une adaptation d'impédance, mais seulement pour protéger Q2 en cas de court-circuit accidentel sur la sortie J2.
La tension continue obtenue après redressement et filtrage et mesurable en TP2 dépasse le seuil de 80 mV dès l'instant où le signal d'entrée (à contrôler) possède une amplitude crête-crête d'au moins 600 mV. Il n'en faut pas plus pour allumer le voyant LED1 câblé en sortie de l'AOP U1/LM741 monté en comparateur de tension.
Pour résumer le fonctionnement du comparateur U1 :- la tension présente à son entrée + (entrée non-inverseuse) dépend de l'amplitude du signal d'entrée
- la tension présente à son entrée - (entrée inverseuse) est fixée par D3, R8 et R9 à environ 80 mV (si R8 = 68k) ou 400 mV (si R8 = 6k8)
- si la tension présente à l'entrée + est supérieure à la tension présente sur l'entrée -, la LED s'allume
Les graphes suivants sont là pour ajouter du blanc et du vert à la page. Optionnellement, ils peuvent apporter quelques renseignements techniques.
Petit détail qui a son importance : n'utilisez pas un câble blindé d'impédance caractéristique de 50 ohms ou 75 ohms pour raccorder l'entrée de ce testeur sur l'oscillateur à tester. Utilisez plutôt des fils volants les plus courts possible et non torsadés - si on peut éviter d'ajouter quelques picofarads de capacité parasite à cet endroit, c'est mieux.
Prototype
Prototype réalisé selon l'implantation des composants montrée plus loin.
Les premiers essais n'ont pas été concluants. Le circuit d'entrée fonctionnait bien (signal d'entrée répliqué en basse impédance sur la sortie Out), mais la LED restait en permanence allumée. En absence de signal à l'entrée, les tensions relevées sur les deux entrées inverseuse et non-inverseuse de l'AOP étaient pourtant correctes : tension de quelques dizaines de mV pour la tension de seuil sur la broche inv (2) et tension nulle sur broche non-inv (3). Problème de polarisation de l'entrée non-inverseuse ? possible... Toujours est-il que j'ai résolu le problème en remplaçant l'AOP LM741 par un LM318, je n'ai pas pris le temps d'investiguer.
L'oeil du lecteur aura peut-être remarqué l'étrange apparence du transistor Q2, un BF494 (obsolète) normalement enrobé dans un boîtier plastique TO92. Le BF494 que j'avais prévu s'est fait la belle, pas moyen de remettre la main dessus. Je l'ai donc remplacé par un 2N2222 moins obsolète et en boîtier métal, en "croisant" les broches Base et Emetteur qui fait exprès ne coïncident pas avec le brochage du BF494. Le 2N2222 peut sans problème bosser à 100 MHz, je ne comprend pas pourquoi je ne l'ai pas choisi dès le début...
J'ai annoncé en début d'article que le montage fonctionnait de 10 kHz à 50 MHz. En fait, le 50 Hz est parfaitement détecté, il suffit de toucher l'entrée du doigt. Surpris ?
Circuit imprimé (PCB)
Dessiné en double face.
Historique
21/01/2024
- Ajout photos prototype, qui fonctionne bien après quelques ajustements.
08/10/2023
- Première mise à disposition.