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Qu'est-ce qu'un VFO

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F6CER

avoir aussi :

http://www.radiomuseum.org/forum/design_excellence_the_collins_pto.html

http://www.f6evt.fr/vfo.html

a ne pas rater également "solid state design for the radioamateur" de W1FB

le choix des éléments est loin d’être innocent , les VFO équipant les appareils Drake sont connus pour leur excellente stabilité bien qu'ils ne répondent a absolument aucun des critères énoncés sur le blog de N6QW : ils utilisent des mandrins en carton , du fil très fin , un noyau de ferrite, des condensateurs céramique , des transistors non triés , une régulation par diode Zener , un boitier en alu très fin et fixé simplement par des clips , bref .... il faut expérimenter !

Edited by F6CER

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F4HFQ

Bonjour Georges,

Merci pour votre intervention et vos liens. Ça nous rappelle qu'il n'y a pas qu'une seule voie et que chacun peut tracer son propre chemin.

Le partage des infos montre les différentes voies déjà explorées et permettent de gagner du temps en s'inspirant des tours de mains et autres trucs et astuces.

Il est vrai cependant que les auteurs ont parfois tendance à considérer leur approche comme étant la meilleure.

73,

Franck Bonnard

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F4HTQ

Bonsoir,

Un document que j'aime bien relire de temps en temps sur les VFO est celui la : http://www.qrparci.org/wa0itp/chap10.pdf

Sur la question de la stabilité, j'ai remarqué pour ma part ( à travers les essais sur des réceptrices à réaction), qu'il vaut mieux mieux avoir une faible dépendance entre les capacités du circuit oscillant et celles du transistor.
Ce qui passe par deux possibilités, soit on prend un circuit oscillant en faible impédance ( faible L, gros C), soit on reste sur un circuit en haute impédance ( gros C, faible L) mais on le couple au transistor via une capacité de faible valeur ( couplage lache).

C'est ce qui est fait au niveau du VFO de l'Atlas 210X.

Version en oscillateur en base commune sur un bipolaire ( plus ancienne)

VFO_FIG4_8.JPG

Version en oscillateur Colpitts monté avec un Jfet ( plus récente)

ATlas210C_VFO_Manual.png

( j'ai scanné cette dernière version depuis le manuel papier, on ne la trouve visiblement pas en ligne).

Bonne soirée.

David.

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F4HTQ

..

le choix des éléments est loin d’être innocent , les VFO équipant les appareils Drake sont connus pour leur excellente stabilité bien qu'ils ne répondent a absolument aucun des critères énoncés sur le blog de N6QW : ils utilisent des mandrins en carton , du fil très fin , un noyau de ferrite, des condensateurs céramique , des transistors non triés , une régulation par diode Zener , un boitier en alu très fin et fixé simplement par des clips , bref .... il faut expérimenter !

Bonsoir Georges,

C'était systématiquement des pto qu'il y avait dans les appareils Drake ? ou alors ils avaient aussi des VFO à capacité variable ?

David.

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F6CER

Bonjour

Drake a également des équipements avec des oscillateurs classiques munis d' un CV mais un système à noyau plongeur est plus petit et coûte moins cher à fabriquer

Ceci dit l'impedance supposée du circuit accordé n'a pratiquement aucune d'importance dans la stabilité : l'essentiel est de disposer d'éléments dont on sait maîtriser les caractéristiques et surtout de coupler le circuit accordé le plus faiblement possible au reste du montage

Les VFO des Atlas ne sont d'ailleurs pas des foudres en la matière , ce sont des clones un peu plus modernes de ceux utilisés dans les Swann et ils ne brillent pas par leur stabilité à court ni a long terme mais l'importance est moindre dans le trafic amateur ou il faut avoir des boutons à tourner !

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LACHAUD Stéphane

Bonjour à vous,

Georges, de ce que j'ai pu lire de ça et là, il revenait (au moins) systématiquement cette constatation/remarque, en effet:

En vous recitant: "... coupler le circuit accordé le plus faiblement possible au reste du montage..."

De mes petite bricoles de coin de table, j'avais aussi contaté cela, et c'était flagrant (entre autre) pour des oscillateurs "VFO" du type "Armstrong" que j'aime bien tripatouiller, parce que je les trouvent pédagogiques...

- la bobine de "feedback" la plus découplée possible (éloignement "max" du circuit LC et/ou position angulaire relative bien marquée), juste assez pour que ça accroche en bas de la gamme de fréquence parcourable par le "VFO", voir même (si ça gene pas pour la suite d'un projet de récepteur par exemple), limiter la gamme de fréquence parcourable par le VFO, en allant en dessous de l'accrochage pour ladite fréquence minimale de la gamme théorique, et ne commencer à accrocher qu'un "peu plus haut".

Mais aussi:

- limiter aussi au maximum le couplage de l'oscillateur avec le reste du montage (récepteur dans mon cas, ou ce qu'on veut...). Pour cette seconde partie, j'ai obtenu des résultats décents en stabilité (écoute à l'oreille sur un récépteur en mode ssb pose à quelques metres du "VFO" sur plusieurs dizaines de min.), en prélevant le signal du "VFO" en utilisant une simple petite boucle en cuivre, elle aussi placée aussi loin que possible dudit VFO, ladite petite boucle connectée à la grille d'un FEt monté en drain commun....

Ledit signal (du coup tout petit, mais bien "propre" et stable) étant ensuite récupéré, amplifié, etc... pour le reste du montage, etc...

Petite gribouille pour cette seconde partie là....

468475couplage.jpg

Le schema est minimalistique et "naïf", mais c'est juste pour illustrer cette façon de faire.

Parfois, (façon de faire, il est vrai, pas du tout "ergonomique", ou "optimisée" pour un vrai montage économique et "compact"), je pousse le vice à utiliser une pile avec un régulateur, complètement dédiée, pour le VFO, et un autre pile avec son régulateur pour le reste du montage "récepteur ou autre" qui commence par la boucle de prélèvement avec son étage JFET drain commun (masses séparées)... precautions peut-être contre-productive et/ou illusoire?

Juste un petit passage pour alimenter la discussion.

Merci à vou et à bientôt.

Stéphane

Edited by LACHAUD Stéphane

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F6CER

Bonjour Stéphane

Attention à ne pas trop mélanger les choses , le composant actif doit être couplé très faiblement avec le circuit accordé déterminant la fréquence, mais une fois cela réalisé les séparateurs n'ont que peu d'influence , leur nombre aurait même des effets désastreux en apportant du bruit là ou il n'y en avait que très peu au départ

Voyons votre exemple : si l'on suppose que votre oscillateur est réalisé correctement, pourquoi diable ne pas profiter des tensions HF disponibles sur une quelconque de ses électrodes pour le coupler au monde extérieur? Quelle curieuse idée que ce couplage par une spire qui va au mieux perturber le circuit oscillant si elle en est trop proche ou au pire capter une énergie si faible qu'elle va nécessiter une chaîne d'amplification qui amènera fatalement du bruit et un spectre de sortie désastreux

Il en va de même pour le mythe de l'alimentation séparée ultra-sophistiquée

Il vaut mieux un truc simple mais réfléchi , n'oubliez pas que les VFO de la plupart des appareils Collins , un des leaders du genre, n'ont ni régulation de tension ni séparateurs , et pourtant ........

Un dernier mot au sujet du montage que vous décrivez avec self de réaction entre le drain et la gate : une fois encore c'est le couplage entre gate et circuit oscillant qui doit être le plus faible possible et non le couplage des deux selfs (qui n'est la que pour causer une reaction) , bien entendu cette self de réaction a aussi une influence sur la stabilité mais il ne faut jamais oublier que ce n'est pas elle qui détermine la fréquence

Edited by F6CER

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LACHAUD Stéphane

Bonjour à tous.

Merci Georges pour vos retours et correctifs.

J'avais complètement négligé le fait de nécessiter, sur ma proposition de montage, l'introduction d'étages amplis générant du bruit excessif,

et aussi mal estimé l'importtance d'un faible couplage entre l'élément actif de l'oscillateur lui-meme et le circuit LC.

Sur cela , je me permets d'imaginer alors 2 variantes qui mettent en avant un couplage aussi lâche que possible.

(Je sais que je m'amuse à "ré-inventer l'eau tiède" qui plus est sans doute très madroitement et naïvement, et qu'il existe une abondante literature là dessus, en plus d'exemple OM et commerciaux (Collins comme vous le mentionnez, par exemple) qui ont "réglé" ce problème de stabilité et propreté du signal, et qu'il serait plus efficace de m'y referrer directement, mais je dirais que "cela rentre mieux" dans ma tête si je reconstruis le légo intellectuel un peu dans mon coin, tout d'abord, brique par brique....)

Dans la variante de gauche, j'magine un simple couplage capacitif à une resistance de grille de forte valeur.

Dans la variante de droite, j'imagine un couplage inductif avec une petite self de grille, un peu dans l'esprit du couplage tesla des postes galènes d'antan.

Dans les 2 cas, recuperation du signal sur la source (pour moi, en regime DC, le montage est un montage drain commun).

Dans la seconde variante de droite, je vois l'ensemble du montage comme en fait un ondemètre à absorption (le circuit LC) très faiblement couplé à un element actif, réalimentant ledit ondemètre avec une bobine de reaction.

Toujours dans la seconde version de droite, j'ai l'impression qu'on a un découplage du circuit LC "optimal", de tout.... un bloc LC qu'on peut fignoler, point de vue realisation, pour avoir un Q le plus élevé possible?

384681couplages.jpg

Merci à vous (tous) pour votre patience de lecture et éventuels commentaires là dessus....

A bientôt.

Stéphane

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F6CER

Bonjour Stéphane

Vos deux montages sont absolument identiques sur le fond , couplage capacitif faible pour l'un et couplage selfique faible pour l'autre et évitez de trop rechercher des dénominations curieuses , par exemple un ondemètre à absorption qui n'a rien a voir ici : on est face à un amplificateur dont on couple la sortie avec l'entrée par l'intermediaire d'un circuit accordé pour avoir une reaction sur une fréquence bien déterminée

Il en est de même pour le mode de fonctionnement du FET : pourquoi rechercher absolument une dénomination surtout en DC alors que l'on est face à un amplificateur HF ........

dans notre cas on a un fonctionnement en .... rien commun ! puisque l'on récupère du signal sur le drain pour le réinjecter sur la gate et on récupère du signal sur la source pour l'envoyer au monde extérieur , ceci dit ce montage serait très mauvais tel quel car on crée une contre reaction avec la résistance de source , cette contre-reaction diminue le gain ce qui oblige à un couplage plus fort avec le circuit oscillant pour que le montage accroche , ce couplage plus fort dégrade la stabilité etc.etc.

Lorsque vous imaginez un montage, essayer de séparer les fonctions , on a toujours tendance a en faire trop avec un minimum d'étages et le résultat n'est souvent pas en rapport avec le mal qu'on s'est donné

Bonne chance pour la suite

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LACHAUD Stéphane

bonjour à tous.

Bonjour Georges, :)

Je reprends quelques citations de vous pour alimenter ma reflexion et proposer un autre schema qui (tente de tenir) tient compte de vos remarques (j'avoue qu'il y'a un esprit "lego" pas à pas, un peu dans ma demarche)...

"le composant actif doit être couple très faiblement avec le circuit accordé determinant la fréquence..."

"pourquoi diable ne pas profiter des tensions HF disponibles sur une quelconque de ses electrodes pour le couple au monde extérieur?..."

"ceci dit le montage serait très mauvais tel quell car on crée une contre reaction avec la résistance de source, cette contre-réaction diminue le gain ce qui oblige à un couplage plus fort avec le circuit oscillant pour que le montage accroche, ce couplage plus fort degrade la stabilité etc, etc..."

"lorsque vous imaginez un montage, essayer de séparer les fonctions..."

533452oscillateur.jpg

- La capacité de "shunt HF" (excusez moi pour cette denomination, sans doute pas exacte...) en parallèle de la résistance de source du premier étage actif devrait permettre de résoudre ce probleme de contre-reaction.

- Le signal serait récupéré sur le drain du montage par un second étage ayant la plus forte impédance d'entrée possible.

- J'ai essayé d'imaginer le "montage" oscillateur comprenant 2 "fonctions" distinctes: generation du signal en lui même et extraction du signal vers le monde extérieur.

Merci à vous pour le "suivi" patient de mes petites cogitations...

A bientôt,

Stéphane

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F4HTQ

Bonsoir,

Suite aux conseils de Georges sur la nécessité de faiblement coupler le circuit oscillant, hier soir j'ai monté un VFO ( enfin, un oscillateur vu qu'il ne varie pas) que j'avais simulé la veille.

Il s'agit d'un "VFO de Franklin" ( comme la tortue).

F6evt en parle à la fin de ce doc : http://www.f6evt.fr/f6evt_fr/calcul-et-realisation-d27un-vfo-v3.pdf

Le schéma de la simulation ( ne contient pas la régulation de tension, contrairement au montage de test):

VFO_Franklin.png

( pas très économe en J310).
La simulation m'indique que le circuit oscillant "voit" moins de 2pf de capacités parasites amenées par le circuit, en gros le montage oscille quasiment à la même fréquence que si le circuit oscillant était tout seul.

Le montage de test:

IMG_1226.JPG

ça oscille à un peu plus de 21Mhz,, au début ça bouge pas mal, mais au bout de 10mn ça ne dérive quasiment plus (de moins de 5 Hertz par minute). Alors bien sur il faut retenir son souffle, si on a le malheur d'expirer un peu fort à moins de 50cm du montage la dérive repart de plus belle, tout comme quand quelqu'un passe a moins d'un mètre du montage, ou qu'une porte s'ouvre dans la pièce .. ça se paie avec pas loin de 50Hz de dérive quelques secondes plus tard. Bref, quand on à un truc qui s'est stabilisé stable à la 8e décimale, l'agitation d'un papillon suffit à casser ce joli quasi-équilibre. Pour faire les mesures de stabilisation j'ai donc placé le montage loin de toute agitation, j'ai placé le fréquencemètre le plus loin possible, et j'ai regardé d'aussi loin que ma vue me le permettait.

ça serait quand même plus simple de le monter dans un boitier blindé, avec certainement une case a part pour le circuit oscillant.

J'ai remarqué que même la température de la self est un facteur de dérive important. J'arrive a avoir plusieurs dizaines d'Hertz de dérive ( hausse en fréquence) en la refroidissant avec un glaçon, certainement à cause de la dilatation.

Pour beaucoup d'entre vous ceci est "évident", mais de mon coté je découvre. J'ai aussi pu vérifier que mes céramiques NPO sont vraiment NPO, ils quand on les chauffe ou qu'on les refroidit, cela entraîne une dérive finalement assez faible ( quelques centaine d'Hertz en les refroidissant avec un glaçon)

Pour la petite histoire, je suis arrivé à ce montage par transformation successives d'autres montages ( je n'ai trouvé le schéma de f6evt que plus tard).

  1. Je suis parti de ce recepteur a super-réaction, monté il y a quelques mois : http://www.radioamateur.org/forums/index.php?/topic/33027-structure-recepteur-amssbcw/?p=220308
  2. J'ai viré la super-réaction pour en faire un oscillateur simple.
  3. j'ai passé le tout en jfet
  4. j'ai réduit progressivement le couplage de l'oscillateur tant que ça marchait.
  5. Et la simulation montrant que ça marchait pas trop mal, je l'ai monté.

Bonne soirée.

David.

Edited by ALLOZA David

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F6CER

Bonjour David

Très bien, juste quelques remarques :

- pour arriver au "vrai " Franklin, il ne faut pas relier ensemble les deux sources , par ailleurs elles doivent être découplées

-Les condensateurs nécessaires à maintenir l'oscillation me paraissent avoir des valeurs bien trop élevées , sur 21 MHz deux condensateurs de 1.5 ou 2.2 pF devraient suffire amplement

- Le séparateur serait plus judicieux s'il était monté en source follower : tel qu'el l'effet Miller empêche toute isolation

-le régulateur de tension manque un peu de condensateurs de découplage de grosse valeur, ça risque de souffler dur !

Vous êtes sur la bonne voie , c'est en forgeant ..........

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F4HTQ

Merci Georges,

Je fais les modifications ( à priori ce soir), je teste, et je repasse.

David..

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F4HTQ

Bonsoir,

Donc voila la version 2.0, qui intègre les conseils.

Le schéma à jour ( toujours le fichier de la simulation):

Franklin_V2.png

Les modifications:

  • j'ai fais apparaître sur la simulation des éléments du montage réel, comme la partie régulation, et le fait qu'il est alimenté par une batterie de 9V présentant 10 Ohms de résistance interne, ainsi que les condensateurs de découplage.
  • Les condensateurs de couplage ont été bien réduits, à 2.2pf sur la simulation ( et sur le montage réel).
  • j'ai remplacé la résistance de drain (R4) du jfet en gate commune ( J2) par une self de 330uH ( 30 tours sur un FT37-43), tout simplement car le montage commençait a manquer de gain et n'arrivais plus a osciller avec les liaisons à 2.2pF ( avec la résistance ça marchait encore avec 2.2pf d'un coté et 5pf de l'autre, mais plus bas ça n'oscillait plus).
  • le séparateur est passé en source follower.

Pas de photo ce soir, mais la sortie sur l'oscilloscope:

Franklin_V2_Output.PNG

Il y a une sonde X10, donc en gros on a 2V VPP en sortie.

La stabilité en fréquence est encore améliorée, au bout d'une quinzaine de minute ça bouge de moins de 3Hz par minute ( en plaçant le montage sous une boite de chaussure pour éviter les courants d'air). je pense que si je voulais aller plus loin, il faudrait maintenant l'enfermer dans un blindage et le monter sur de l'époxy. Je ferais ça quand j'aurais besoin d'en monter un à utiliser dans un récepteur.
J'ai atteint ce que je voulais faire, c'est à dire tester ce genre d'oscillateur et arriver à le stabiliser.

Publication intéressante sur cet oscillateur : http://mobiledevdesign.com/site-files/mobiledevdesign.com/files/archive/mobiledevdesign.com/images/archive/0401Koster58.pdf

Dernier point:

..
- pour arriver au "vrai " Franklin, il ne faut pas relier ensemble les deux sources , par ailleurs elles doivent être découplées
..

J'ai trouvé les deux versions, celle avec les sources reliées, et celle avec les sources non reliées (donc chacune avec sa résistance de source) et couplées (voir dans la publication citée ci dessus).

En y réfléchissant, la version non reliée pourrait probablement servir pour monter un oscillateur a quartz en mode overtone, en couplant les deux sources via un quartz.

Merci encore pour les conseils.

Bonne soirée.

David.

Edited by ALLOZA David

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F6CER

Bonjour

Ne mélangez pas les genres , cet oscillateur n'a de commun avec le Franklin que le principe de reaction dans un ampli a deux étages, c'est d'ailleurs indiqué par l'auteur page 60 ! Quant à la transformation en oscillateur à quartz, pourquoi pas , on peut transformer n'importe quel oscillateur LC en oscillateur à quartz , overtone ou pas overtone

Maintenant il faudrait vous attaquer à la stabilisation proprement dite , celle qui consiste à placer l'oscillateur dans un frigo puis dans une boîte avec une ampoule pour chauffer et regarder la dérive

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Guest
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