Rotacteurs et tuners VHF – Réalisations commerciales

Il n’est pas possible de présenter toutes les réalisations, mais à la vue de ces exemples qui suivent, il devient possible d’apprécier les autres réalisations, sachant que la structure des montages reste la même dans tous les cas. Seuls, varient, d’un fabricant à un autre, les procédés mécaniques retenus, les types de transistors utilisés, l’encombrement, les tensions d’alimentations mises en jeu, et les astuces techniques dues à l’esprit inventif des ingénieurs chargés de la conception des matériels.

I – Rotacteur Schneider type Baby

a) Généralités

Sur le schéma de (la figure 1) , la barrette canal est représentée en trame rouge. Les barrettes sont munies de plots en cuivre traité contre l’oxydation. Les contacts sur le rotacteur lui même sont des lames souples en bronze phosphoreux traité également contre l’oxydation.

Le transistor T3 est l’amplificateur HF, le transistor T4 le mélangeur et le transistor T5 l’oscillateur.

b) Amplificateur HF

1) Généralités

Le schéma de l’amplificateur HF du rotacteur Schneider type Baby est donné à la (figure 2) .

Le condensateur C1 est un condensateur de liaison à fort isolement. Les barrettes différent suivant les canaux, cela explique la présence des condensateurs C2 et C3.

Le transistor T3 travaille en émetteur commun.

La base reçoit à travers la résistance de 1 kW, la tension de CAG.

La bobine L1 en parallèle sur C4, constitue le circuit d’entrée.

Les diodes D1 et D2 sont prévues pour protéger le transistor contre des décharges électrostatiques d’origine atmosphérique .

Les condensateurs dessinés comme sur la (figure 3a) sont des condensateurs de passage dits by-pass , qui assurent la traversée du boîtier et le découplage en HF.

La (figure 3) donne un exemple de condensateur by-pass. L’une des armatures de ce condensateur est constituée par un tube métallique. L’autre armature est le fil de traversée. Ces deux armatures sont séparées par un diélectrique en céramique.

Les condensateurs by-pass s’appellent également condensateurs tubulaires de traversée.

La bobine L2 (figure 2) forme, avec le by-pass de 10 pF, le circuit de sortie de l’amplificateur HF.

En réception UHF, le transistor T3 n’est pas alimenté, l’alimentation BT2 n’étant pas commuté (figure 1) .

2) Le circuit de contrôle automatique de gain

Le gain de l’étage est réglé par la tension de CAG, cette CAG est une CAG différée.

c) Le circuit mélangeur

1) généralités

Le transistor mélangeur T4 (figure 4) reçoit sur sa base, les signaux d’antenne provenant de l’amplificateur HF. Il reçoit également sur sa base, le signal d’oscillateur.

La bobine L3 est commutée suivant les canaux. En observant de près le circuit d’entrée, on s’aperçoit que ce circuit est constitué par l’ensemble L2 et L3.

Le transistor T4 travaille en émetteur commun. Ce transistor fonctionne en amplificateur de la fréquence intermédiaire en réception UHF. En UHF, le signal fréquence intermédiaire est acheminé à travers la bobine L5 et la diode D4.

Les fonctions mélangeur et amplificateur FI / UHF n’étant pas les mêmes, la polarisation du transistor diffère suivant la fonction à remplir. En conséquence, il est nécessaire de commuter le circuit fixant le potentiel de base de T4.

La diode D3 est conductrice en VHF et permet le passage des signaux d’antenne. En UHF, la diode D3 est bloquée(pas de tension sur l’anode). Elle interdit le passage de signaux indésirables, apportés par l’antenne VHF et qui se véhiculeraient par les capacités parasites de câblage de l’amplificateur VHF.

La diode D4 est affectée de la même fonction. En UHF, elle conduit. En VHF, elle est bloquée(pas de tension sur l’anode). Elle interdit le passage de signaux indésirables apportés par l’antenne UHF et qui se véhiculeraient par les capacités parasites de câblage du tuner UHF.

Les points test sont utilisés pendant le réglage du rotacteur. Pour cela, il faut consulter la notice de réglage du fabricant.

2) Liaison rotacteur amplificateur à fréquence intermédiaire

La structure du circuit de sortie du mélangeur est conçue de manière à permettre une liaison correcte, malgré la distance pouvant exister entre le rotacteur et l’entrée de l’amplificateur à fréquence intermédiaire(variable d’un téléviseur à un autre).

On peut rencontrer différents circuits de liaison (figure 5) , dans les téléviseurs du commerce. Les fabricants optent pour un circuit ou un autre en fonction de considérations qui leur sont propres.

Dans l’exemple choisi, le circuit de sortie du mélangeur est fractionné en deux parties. Une partie sur le rotacteur, une autre sur l’amplificateur à fréquence intermédiaire. La liaison est réalisée avec un câble coaxial 50W de petit diamètre (4 mm). Afin de n’être pas gêné par la capacité parasite du câble coaxial, la liaison est faite à basse impédance.

d) Oscillateur

La structure de l’oscillateur est simple. Le transistor T5 (figure 6) fonctionne en base commune(base découplée par un condensateur by-pass de 1 nF).

La bobine L4 change avec le canal.

L’entretien des oscillations est assuré par le condensateur de 3,3 pF entre collecteur et émetteur.

Le condensateur variable C permet le réglage fin sur l’émetteur, la commande de ce condensateur est accessible à l’usager.

La liaison à l’étage mélangeur est faite par le condensateur 199004. Ce condensateur est formé de 5 spires de fil torsadé(couplage dit : queue de cochon).

Ce condensateur forme avec le condensateur de 4,7 pF un diviseur capacitif et détermine l’amplitude des signaux appliqués à la base du transistor mélangeur.

Le transistor oscillateur n’est pas alimenté en UHF.

II Rotacteur VHF à amplificateur HF CASCODE

a) Généralités

Le schéma d’un tel rotacteur est donné (figure 7) . L’amplificateur HF utilise deux transistors T1 et T2. Le transistor T3 est le mélangeur et le transistor T4 l’oscillateur. Les transistors T1 et T2 sont montés en série. C’est la caractéristique propre du montage cascode. Le terme cascode s’applique à l’amplificateur HF exclusivement.

b) montage cascode

1) Principe

Le principe est simple (figure 8) .

Le transistor T1 est monté en émetteur commun(la résistance d’émetteur est découplée par le condensateur C4) .

Le signal d’antenne est appliqué à travers un condensateur de liaison sur la base de T1.

Le transistor T2 est monté en base commune(la base de T2 est découplée à la masse par le condensateur C).

L’impédance de charge Z, placée dans le circuit collecteur de T2 est l’impédance de charge de T2. L’impédance de charge de T1 est constituée par T2 et l’impédance de charge de T2.

2) Circuit de polarisation

Les transistors étant montés en série entre les deux pôles de l’alimentation (figure 9) , les circuits de polarisation sont calculés en conséquence. Le point milieu des résistances de 1 kW fixant le potentiel de base de T2 est :

ou = 6 volts

Le courant de base de T2 est négligeable devant la consommation du pont de base.

La polarisation du transistor T1 est assurée par le circuit de CAG.

3) Détail de l’amplificateur cascode (figure 10)

Le circuit d’entrée est réalisé par une cellule en p formée de C1, L1, C3, C2 et C (by-pass).

La bobine L2 constitue avec la capacité de sortie de T1 (CS ) et la capacité d’entrée de T2 ( CE ) un filtre de bande.

La bobine L3(accordée par C5) constitue par couplage avec L4(accordée par C6 et C7) un circuit couplé et un filtre de bande.

Le signal d’oscillateur est appliqué entre C6 et C7. Les signaux d’antenne et d’oscillateur sont ensuite appliquée à la base du transistor mélangeur T3 à l’aide de C8.

Les bobines L1, L2, L3 et L4 sont commutées aux changements de canaux et sont réglées en usine.

4) Gain et bruit de l’amplificateur cascode

Tout comme dans une chaîne d’amplification quelconque, le gain total est égal au produit des gains des étages successifs.

Gain total = Gain T1 x Gain T2

Le premier étage apporte son bruit propre, c’est inévitable. Ce bruit est du principalement à la résistance d’entrée.

Le deuxième étage n’apporte pas le bruit de sa résistance d’entrée. En effet, la base de T2 est mise à la masse du châssis par C’.

Le résultat de l’ensemble se caractérise par un grand gain et un facteur de bruit minimal.

III Tuner VHF à diodes varicap TELEFUNKEN

a) Généralités

Ce tuner, dont le schéma théorique est donné à la (figure 11) , permet la réception des bandes I et III en norme E.

Il est équipé de trois transistors PNP, le transistor T7001(BF 509) est l’amplificateur HF, le transistor T7002(BF 506) l’oscillateur et le transistor T7003(BF 307), le mélangeur.

Les commutations nécessaires aux changements de bandes sont faites par diodes. Les tensions nécessaires aux commutations sont issues d’un module appelé : module de commutation de normes.

Trois diodes varicaps D7009, D7010, D7011, identiques, reçoivent une tension réglable entre 0,6 V et 28 V et permettent le parcours de la bande sélectionnée d’une manière continue.

Sur le schéma de la (figure 11) , on remarque un trait pointillé qui sépare l’amplificateur HF de l’oscillateur et du mélangeur. Cela indique la présence d’une cloison métallique dans le tuner. Cette cloison évite des couplages intempestifs, par voisinage, entre l’amplificateur HF et les étages suivants. Les liaisons entre l’amplificateur HF et les autres étages se font à l’aide de condensateurs by-pass.

b) Amplificateur HF en bande I

Le transistor T 7001 fonctionne en base commune.

L’émetteur de ce transistor est alimenté en bande I et en bande III, à travers R 7003 et D 7003, par une tension de 10,8V appliquée au point 6.

En bande I, le point 5 reçoit une tension de –11 V. De ce fait, les diodes D7001, D7002 et D7004 (figure 11) sont bloquées. On peut alors les supprimer mentalement et le schéma de l’amplificateur HF, en bande I, se présente comme indiqué sur la (figure 12) .

Sur ce tuner, le circuit d’entrée ne comporte pas de réglage permettant l’accord sur émission. Le circuit d’entrée conserve les mêmes caractéristiques sur toute la bande I.

La complexité du circuit d’entrée s’explique par la nécessité d’une seule courbe de réponse plate sur toute la bande, afin d’obtenir la même sensibilité en tous points de cette bande.

La tension de réglage sur l’émission(accessible à l’usager) est appliquée au point 8. Le circuit de sortie de T 7001 est alors réglable d’une manière continue de 40 MHz à 68 MHz.

La capacité d’une diode varicap est inversement proportionnelle à la tension inverse appliquée entre anode et cathode. Donc quand la tension de réglage est de 0,6 volt, la capacité de la diode est forte et le circuit qu’elle accorde travaille sur la fréquence la plus basse de la bande. Quand la tension de réglage est de 28 volts, la capacité de la diode est faible, et le circuit qu’elle accorde, travaille sur la fréquence la plus élevée.

Dans le cas présent, la tension de réglage, appliquée au point 8, permet l’accord du circuit de sortie de T 7001.

Avec 0,6 V de tension de réglage, le circuit de sortie est accordé sur 40 MHz. Avec 28 V de tension de réglage, le circuit de sortie est accordé sur 68 MHz.

Les résistances R 7001, R 7002, R 7009, toutes trois de 3,3 kW ne sont parcourues par aucun courant, puisque les diodes varicaps sont polarisées en inverse.

La raison d’être de ces résistances n’est pas de chuter la tension de réglage, mais d’écarter la diode varicap des capacités parasites du câblage. Ces capacités parasites perturberaient l’accord du circuit.

Quand, dans un tuner, on rencontre trois, quatre ou davantage de diodes varicaps commandées simultanément, il est indispensable que ces diodes présentent les mêmes caractéristiques tension / capacité. Ces diodes sont triées avec précision par les fabricants.

c) Amplificateur HF en bande III

En bande III, une tension de 11 volts provenant du module de commutation de normes, est appliquée au point 5. Les diodes D7001, D7002 et D7004 sont alors conductrices. On peut les considérer comme des court circuits et l’amplificateur HF, en bande III, se présente comme indiqué sur la (figure 13) .

La commutation des diodes entraîne une nouvelle disposition des bobines et des condensateurs. Le circuit d’entrée englobe la bande III et ne présente pas de possibilité de réglage sur émission. Le circuit de sortie accordé par la diode varicap D 7009 se règle de manière continue de 162 MHz à 230 MHz.

d) Amplificateur HF en bande UHF

En réception UHF, il n’y a pas de tension appliquée au point 6 du module. En conséquence, en UHF, l’amplificateur VHF ne fonctionne pas.

Cette observation est valable quel que soit le rotacteur ou le tuner considéré et quel que soit le fabricant.

e) Mélangeur

1) Généralités

L’étage constitué principalement par le transistor T7003 travaille en VHF et en UHF.

En VHF, l’étage fonctionne en mélangeur et fournit en sortie les signaux à fréquence intermédiaire son et image.

En UHF, l’étage reçoit les signaux à fréquence intermédiaire provenant du tuner UHF et fonctionne en amplificateur de fréquences intermédiaires UHF.

Les points test M7004 et M7003 sont utilisés pendant les opérations de réglage effectués en usine.

2) Mélangeur en bande I

Le transistor T7003 fonctionne en émetteur commun. Il reçoit sur sa base, à travers C 7016 (figure 11) , le signal d’antenne amplifié par T7001. Le signal provenant de l’oscillateur T 7002 est également appliqué sur sa base à travers C7022.

Le circuit d’entrée est réglable sur les canaux de la bande I avec une tension de réglage appliquée au point 8 du module, cette tension commande la diode varicap D7010.

Une tension de –11 volts provenant du module de commutation de normes est appliquée aux points 5 et 15 du module. Cette tension bloque les diodes D7004 et D7005.

Le schéma de l’étage mélangeur et de son circuit d’entrée se présente, en bande I , comme illustré sur la ( figure 14) .

Par ailleurs, le transistor T 7003 est alimenté en 12 volts à travers la résistance R7018 et la self de choc L7017.

Les signaux FI issus du mélangeur sont transmis, à travers L7016 et C7021, aux amplificateurs FI son et image.

L’élément en parallèle sue le condensateur C7044 est réalisé sur le circuit imprimé du module sous forme de deux petits peignes imbriqués. Cet élément présente des caractéristiques inductives et capacitives et assume une fonction de compensation exploitée au moment des réglages effectués en usine.

3) Mélangeur en bande III

En bande III, une tension de 11 volts provenant du module de commutation de normes est appliquée au points 5 et 15 du module. Les diodes D7004 et D7005 sont conductrices. On peut les considérer comme des interrupteurs fermés.

Le schéma de l’étage mélangeur avec son circuit d’entrée se présente alors, en bande III, comme illustré sur la (figure 15) .

Les possibilités de réglage sur un émetteur sont les mêmes qu’en bande I.

Il n’y a pas de commutation canaux directs / canaux inversés. Cette commutation n’ayant d’autre objet que de placer l’oscillateur au dessus ou en dessous du canal, n’a rien à voir avec l’étage mélangeur.

4) Fonctionnement en UHF

En réception UHF, le mélangeur ne reçoit pas de signal de l’étage amplificateur HF puisque cet étage n’est pas alimenté.

Par contre, le transistor T 7003 reçoit le signal à fréquence intermédiaire UHF provenant du tuner UHF.

Afin d’éviter des commutations sur les circuits accordés de base du transistor, le signal FI / UHF est appliqué à l’émetteur à travers C7046 de 1 nF.

Le transistor travaille en base commune et sert d’amplificateur à fréquence intermédiaire UHF.

f) Oscillateur

1) Généralités

L’étage oscillateur est essentiellement constitué par le transistor T7002 (figure 11) . ce transistor est alimenté, à travers les résistances R7023 et R7020, par la tension(10,8v environ) appliquée au point 11 du module.

La base du transistor T7002 est mise à la masse par le condensateur C7026 de 1 nF. L’oscillateur travaille en base commune.

La tension de réglage(0,6 à 28 V) est appliquée au point 13 du module et commande la diode varicap D7011 pour la couverture des gammes.

Le signal produit par l’oscillateur est transmis à la base du transistor mélangeur(T7003) à l’aide du condensateur C7022.

Trois tensions de commutations sont utilisées pour faire travailler l’oscillateur en bande I, en bande III canaux directs et en bande III canaux inversés.

Ces tensions sont appliquées aux points 12, 14 et 15 du module ;

Les diodes de commutations sont au nombre de trois : D7006, D7007 et D7008.

2) Oscillateur en bande I

En bande I, une tension de –11 V est appliquée aux points 12, 14 et 15 du module. Les diodes de commutations D7006, D7007 et D7008 sont bloquées.

Le schéma de l’oscillateur, en bande I, se présente alors comme illustré sur la (figure 16) .

3) oscillateur en bande III canaux directs ( III+)

En canaux directs, l’oscillateur travaille au dessus du canal sélectionné.

Les tensions de commutation sont les suivantes :

au point 15 du module : + 11 volts

au point 14 du module : + 11 volts

au point 12 du module : -11 volts

les diodes D7007 et D7008 sont conductrices. On peut les considérer comme des courts circuits.

La diode D7006 est bloquée.

Le schéma correspondant au fonctionnement en bande III + est alors celui de la (figure 17) .

4) Oscillateur en bande III canaux inverses (III -)

En canaux inversés, l’oscillateur travaille en dessous du canal sélectionné.

Les tensions de commutation sont les suivantes :

au point 15 du module : + 11 volts

au point 14 du module : - 11 volts

au point 12 du module : + 11 volts

les diodes D7008 et D7006 sont conductrices. On peut les considérer comme des courts circuits.

La diode D7007 est bloquée.

Le schéma correspondant au fonctionnement en bande III- est alors celui de la (figure 18) .

5) Oscillateur en UHF

En réception UHF, l’oscillateur VHF ne fonctionne pas. La solution retenue est simple : il n’y a pas de tension d’alimentation au point 11 du module.

IV Tuner VHF à transistors à effet de champ TELEFUNKEN

Le schéma de la ( figure 19) concerne un tuner VHF TELEFUNKEN.

Cette réalisation utilise un transistor MOS-FET BF900T comme amplificateur HF (T1).

L’étage mélangeur T2 utilise le même type de transistor.

L’étage oscillateur T3 utilise un transistor PNP.

Les deux transistors T1 et T2 sont deux MOS-FET à double porte à canal N.

Une tension de CAG est appliquée sur le point 7 du module et règle le gain de l’amplificateur HF. La deuxième porte de T1 reçoit le signal d’antenne.

Le transistor T2 fonctionne en mélangeur, en VHF. Dans ce cas, la première porte reçoit le signal d’antenne et le signal d’oscillateur. L’autre porte est polarisée par une tension fixe fournie par le diviseur R16-R17, afin de faire fonctionner le MOS-FET dans des conditions optimales.

Les signaux son et image sont disponibles sur l’électrode de drain de T2.

En UHF, l’oscillateur T3 n’est pas alimenté et la première porte de T2 reçoit le signal FI/UHF.

Les commutations sont faites dans le même esprit que le tuner VHF traité précédemment.

V Rotacteur à tubes de fabrication OREGA TYPE 7741

a) Généralités

De nombreux appareils équipés en partie de tubes, sont encore en circulation. A titre indicatif, un rotacteur à tubes est présenté (figure 20) .

La (figure 21) donne son schéma électrique ;

La structure générale est la même que pour un rotacteur à transistors. Le rotacteur comprend un étage amplificateur HF, un étage mélangeur, un étage oscillateur.

b) Amplificateur HF

L’étage amplificateur HF est réalisé autour d’un tube ECC 189. Ce tube est une double triode développée spécialement pour cette fonction. Son montage est du type cascode (figure 22) .

L’idée est la même que dans le montage cascode à transistors examiné précédemment.

Le changement de canal se fait par barrette.

L’étage est commandé en gain par une tension de CAG.

Dans ce montage cascode, les deux triodes sont montées en série (figure 22) .

La première triode travaille en cathode commune.

La deuxième triode travaille en grille commune (grille à la masse du châssis au point de vue signaux).

L’antenne est raccordée à la grille de la première triode.

Le bobinage d’entrée L1, monté en auto transformateur, assure l’adaptation d’impédance entre l’antenne et l’entrée de la première triode.

La bobine L3, amortie par la résistance R1 de 820 W, constitue avec les capacités C et C’ un filtre de bande.

Les capacités C et C’ sont les capacités équivalentes aux capacités parasites de câblage et aux capacités internes de sortie de la première triode et d’entrée de la seconde triode. La bobine L3 est commutée aux changements de canaux.

La bobine L4 avec le condensateur C13 et la capacité C’’ (capacité équivalente aux capacités parasites de câblage et à la capacité de sortie de la seconde triode) constitue un filtre de bande. La bobine L4 est commutée aux changements de canaux.

Le signal d’antenne amplifié est transmis par CA à l’étage mélangeur.

Neutrodynage : (Neutrodyner signifie neutraliser)

La triode d’entrée possède un circuit accordé dans le circuit de grille, un autre circuit accordé dans le circuit d’anode. Quand un signal d’antenne est appliqué à l’entrée, les deux circuits accordés travaillent l’un et l’autre sur leur fréquence de résonance.

Dans un tube triode, la capacité inter électrodes est suffisamment grande pour transformer le montage en oscillateur. Ce n’est pas le but de cet étage. On pallie à ce défaut propre aux triodes avec un circuit de neutrodynage. Ce circuit a pour but d’annuler l’effet produit par la capacité inter électrodes.

Comme on ne peut pas supprimer le couplage gênant inter électrodes, on ajoute un autre couplage extérieur en reliant l’anode et la grille par un condensateur . Il faut choisir une valeur de condensateur telle que le signal d’anode ramené sur la grille par ce condensateur soit de même amplitude et de phase opposée au signal transmis par la capacité inter électrodes.

Les conditions de phase correctes sont obtenues en plaçant un condensateur C2 en série avec une bobine L2. comme il faut pouvoir recevoir différents émetteurs, la bobine L2 est commutée aux changements de canaux .

La deuxième triode n’est pas neutrodynée.

Cette triode fonctionne en grille à la masse. La grille ne possède pas de circuit accordé.

La capacité interne grille anode n’intervient pas. Il n’y a donc pas de neutrodynage sur la deuxième triode.

c) Mélangeur

La fonction de mélange est effectuée par la partie pentode d’un tube ECF 80. Le montage est simple (figure 23) .

Le tube reçoit sur la grille le signal d’antenne provenant de l’amplificateur HF et le signal d’oscillateur.

Le tube utilisé est une pentode. Du fait de la présence de deux grilles supplémentaires par rapport à une triode, les capacités inter électrodes sont en série et la capacité résultante est plus faible que celle d’une triode. D’autre part, le circuit d’anode qui sélectionne la fréquence intermédiaire, ne travaille pas sur la même fréquence que le circuit d’entrée. Le montage ne risque pas d’entrer en oscillation, il n’existe donc pas de circuit de neutrodynage.

Le circuit d’entrée qui comprend L5 amortie par une résistance de 10 kW est commuté aux changements de canaux.

Le circuit d’anode, qui n’est pas représenté est situé à l’extérieur du rotacteur.

d) Oscillateur

L’étage oscillateur est constitué par la partie triode d’un tube ECF 80 (figure 24) .

Le bobinage L6 est commuté aux changements de canaux.

Le réglage fin sur émission, accessible à l’usager, se fait par action sur la bobine L6, à l’aide d’un dispositif mécanique, vissant ou dévissant une vis en laiton dans la bobine L6 (figure 24) .

e) Remarques sur les rotacteurs à tubes

Les rotacteurs à tubes sont très comparables à leur homologues à transistors.

Ce qu’il est utile de souligner, c’est que les tensions d’alimentations sont plus élevées( de l’ordre de 200 volts).

Les tubes sont facilement interchangeables.

D’une manière pratique, le remplacement d’un tube n’impose pas de réglage, sauf en ce qui concerne l’oscillateur où une retouche du réglage sur émission est nécessaire.

La faiblesse du tube amplificateur HF se traduit sur l’écran par une image plus ou moins couverte de neige suivant l’usure du tube. Le son est faible.

La faiblesse du tube oscillateur et mélangeur peut présenter un défaut du même ordre, et même avec la disparition complète du son et de l’image.

Les tubes de rotacteurs exigent quelques précautions au point de vue chauffage. Les filaments sont découplés à la masse et sont séparés par des inductances d’arrêt (de la grosseur d’une résistance ½ watt) pour éviter des interactions entre étages par les capacités internes cathode filament (figure 21) . On trouve également des perles en ferrite, glissées sur les connexions de chauffage. Leur rôle est le même que celui des inductances.