Circuits FI et détecteurs FM

 

Les signaux radio modulés en fréquence, émis sur la bande comprise entre 88 et 104 MHz(maintenant 108 MHz) sont transmis à un étage convertisseur. Celui-ci transforme le signal HF modulé en fréquence en un signal FI de 10,7 MHz.

 

La bande comprise entre 88 et 104 MHz provient du fait, qu’en utilisant des fréquences élevées, la largeur de la bande représente un pourcentage très faible de la fréquence de l’onde porteuse.

 

Les étages FI étant donné la fréquence relativement élevée de la FI(10,7 MHz) sont plus nombreux que sur un récepteur AM, et exigent  donc plus de tubes.

 

Les tubes électroniques amplifient plus facilement les fréquences comprises entre 455 et 480kHz (FI en AM) que la fréquence de 10,7 MHz.

 

Le détecteur FM est différent du détecteur AM, car il est sensible à la modulation de fréquence et insensible aux variations d’amplitude de la porteuse .

 

Le détecteur le plus utilisé est le détecteur de rapport dans ses deux versions, qui sont, le détecteur de rapport SYMETRIQUE et le détecteur de rapport ASYMETRIQUE.

 

 

Tubes amplificateurs FI et détecteurs en FM :

 

Parmi les tubes amplificateurs FI de la série noval, on utilise la penthode à pente variable EF 89 (6,3V-0,2A).

 

Toujours de la série noval, la penthode à pente variable UF 89 mais chauffage : 12,6V-0,1A.

 

Egalement la penthode miniature 6 BA 6 (6,3V-0,3A).

 

Dans la même série, le tube 12 BA 6 (12,6V-0,15A) , le tube 6 AU 6 (6,3V-0,3A). Ces tubes sont normalement suivis par une double diode qui fonctionne en qualité de détectrice FM.

 

Dans cette fonction, on trouve, dans la série noval, les doubles diodes EAA 91 – EB 91 et 6 AL 5 (6,3V-0,3A) interchangeables entre elles.

 

Souvent l’étage détecteur FM est équipé de deux diodes au germanium de type identique : OA 72 – OA 79 – OA 81 – OA 91 – 1 N 64 – IG 22 ou équivalentes.

 

Schémas de circuits FI et détecteurs FM :

 

Sur (la figure 1) , est représenté le schéma d’un détecteur de rapport équipé de la double diode 6 AL 5. Ce détecteur est de type symétrique, étant donné que le point central des deux résistances de détection est à la masse.

 

Le signal FI de 10,7 MHz, provenant du tube amplificateur est transmis au détecteur, par l’intermédiaire du transformateur de rapport (composé de trois enroulements : l’enroulement primaire, l’enroulement secondaire et l’enroulement tertiaire).

 

Ce transformateur possède la propriété suivante : lorsque la fréquence du signal provenant de l’étage FI est exactement de 10,7 MHz, les tensions qui apparaissent sur les deux sorties du secondaires sont égales.

 

Par contre, lorsque la fréquence s’écarte de la valeur de 10,7 MHz, ces deux tensions varient. L’une devient supérieure à l’autre ou inversement, selon l’allure de la modulation de fréquence.

 

Les deux diodes et les groupes R 1 – C 1 , R 2 – C 2 , permettent de redresser les tensions FI, dont l’amplitude varie en fonction de la modulation.

 

La tension BF est prélevée entre les points C et O.

 

La tension entre les points A et B (somme des tensions redressées par chaque diode) n’est cependant constante que si l’amplitude du signal FI est constante.

 

Si le signal est légèrement modulé en amplitude, la tension entre A et B suit cette modulation parasite.

 

Pour éviter cet inconvénient, il suffit de monter entre A et B un condensateur de valeur capacitive élevée : C 3 sur (la figure 1).

 

De cette façon, le détecteur est insensible à la modulation d’amplitude du signal FM.

 

La tension BF est prélevée au point C sur lequel est connecté le tertiaire du transformateur.

 

Le groupe formé par la résistance R 3 (50kΩ) et le condensateur C 4 (1 nF)a un rôle important qui est lié aux caractéristiques de la transmission en FM.

 

En effet pour exploiter pleinement les propriétés de la modulation de fréquence, qui permettent d’avoir des réceptions exemptes de parasites, on accentue volontairement à l’émission, les fréquences BF les plus élevées.

 

A la réception, il convient évidemment d’atténuer ces fréquences dans les mêmes proportions.

 

Le groupe R 3- C 4, effectue cette atténuation, appelée DESACCENTUATION ou DEEMPHASIS.

 

La résistance de 47Ω, placée entre le tertiaire et la sortie BF, a pour fonction de compenser les asymétries inévitables du transformateur. Cette résistance forme avec le condensateur C 5 de 220 pF, un filtre d’arrêt pour les fréquences HF.

 

Sur (la figure 2) est illustré un schéma légèrement différent :

Les résistances R 1 – R 2 du circuit de la figure 1, sont remplacées par une résistance unique : R 4 de 15kΩ dont une extrémité est reliée à la masse. Ce type de détecteur est dit ASYMETRIQUE.

 

Le condensateur électrolytique de 10μF a pour rôle, comme dans le schéma précédent, de rendre le détecteur insensible à la modulation d’amplitude.

 

En parallèle sur celui-ci, on trouve un condensateur de 5 nF de type normal qui agit plus particulièrement aux fréquences HF.

 

Le signal BF est prélevé à la sortie du tertiaire et appliqué au circuit de DESACCENTUATION formé par le groupe RC (50kΩ et 1nF).

 

Dans les montages FM, il n’y a pas généralement de circuit de CAG. La tension négative qui se trouve aux bornes du condensateur électrolytique n’est utilisée habituellement que pour la commande de l’indicateur optique d’accord.

Cette tension est prélevée au point A sur le circuits ( figure 1) et (figure 2) , par l’intermédiaire d’une résistance de valeur comprise entre 2 et 5MΩ.

 

Le circuit détecteur ASYMETRIQUE est largement utilisé sur les récepteurs FM.

 

L’étage qui précède le détecteur est l’étage amplificateur FI, dont le rôle est d’amplifier le signal fréquence intermédiaire de 10,7MHz.

 

Dans certains récepteurs, le tube amplificateur placé avant le détecteur remplit aussi la fonction de LIMITEUR (élimination d’une éventuelle modulation d’amplitude du signal HF).

 

Pour obtenir cette double action(amplification et limitation), on utilise un tube penthode à forte pente dont l’alimentation d’anode et d’écran est relativement basse(tensions environ deux fois moins élevées que sur un circuit normal.

 

On dispose sur le circuit de grille, une résistance de valeur élevée, qui couplée à un condensateur, joue le rôle de groupe de polarisation (polarisation par courant de grille).

 

Dés que le signal HF modulé en fréquence atteint une certaine amplitude(de l’ordre de 0,8volt), il provoque le phénomène de saturation du tube. Dans ce cas, le courant anodique n’augmente plus, quelle que soit l’amplitude atteinte par le signal HF.

 

Par conséquent, la tension de sortie FI conserve une amplitude pratiquement constante (environ 10volts).

 

Sur (la figure 3a) , est représenté un étage limiteur suivi du transformateur de rapport et précédé par un transformateur FI (tous deux accordés sur 10,7MHz).

 

Le groupe formé par R 1 – C 1 assure la polarisation de façon à ce que le tube penthode fonctionne en limiteur.

 

Sur (la figure 3b) , un schéma semblable à celui de la figure 3a, avec une variante dans le montage du groupe de polarisation (mais absolument équivalents).

 

Sur (la figure 4) est illustré le schéma d’un circuit amplificateur FI suivi d’un détecteur de rapport du type asymétrique. Ce circuit est semblable à ceux vus précédemment, à l’exception de la résistance R 1 de 390Ω, en série avec le condensateur électrochimique de 10μF. Cette résistance a pour rôle d’augmenter l’insensibilité du montage à la modulation d’amplitude.

 

Dans le circuit amplificateur FI, le condensateur de fuite C 1(10nF), au lieu d’être raccordé à la masse, est raccordé à la grille écran du premier tube EF 89. Ce condensateur a pour rôle de compenser les capacités parasites du tube. Cette particularité est mise en évidence sur le schéma de (la figure 5) .

 

Sur (la figure 6) est illustré un circuit FI pour FM suivi d’un détecteur de rapport symétrique, équipé de deux diodes au germanium OA 85.

 

Le signal BF détecté est prélevé au point intermédiaire des deux résistances de 10kΩ, tandis que l’extrémité de l’enroulement tertiaire est mise à la masse, ainsi que le point commun des deux condensateurs de détection de 220pF.

 

Sur (la figure 7) est illustré un circuit détecteur complètement différent. Il s’agit du discriminateur de FOSTER-SEELEY qui, si on le compare au détecteur de rapport, exige un transformateur différent.

 

Dans ce montage, les deux diodes ont leurs anodes connectées au secondaire.

 

Ce circuit présente l’inconvénient d’être assez sensible à la modulation d’amplitude, il doit donc être précédé d’un étage limiteur efficace.

 

La BF prélevée par l’intermédiaire du condensateur de 4,7nF, et le groupe formé par la résistance de 47kΩ et le condensateur de 1nF, constitue le circuit DEEMPHASIS.

 

Sur (la figure 8) est illustré un circuit détecteur de phase (réalisé avec un tube à structure spéciale de fabrication américaine).

 

Le signal FI de 10,7MHz est envoyé sur la première grille du tube  6 B N 6 et le signal détecté est prélevé sur l’anode, par l’intermédiaire du condensateur de 22nF.

 

Les grilles G1 et G3 sont polarisées à -1,5volt et la grille G2 (électrode accélératrice ) est portée à 60volts. Ce circuit exige un réglage précis des tensions de grille.

 

 

Description des composants :

 

Généralement, dans un récepteur FM, les transformateurs FI sont au nombre de trois.

 

Le premier se trouve le plus souvent monté sur le bloc HF- FM . Le second et le troisième se présentent comme des transformateurs  FI AM, c'est-à-dire qu’ils sont contenus dans un boîtier (blindage) et montés sur le châssis. Les supports des bobinages sont munis de noyaux qui permettent le réglage sur la fréquence de 10,7MHz.

 

Chaque circuit oscillant est formé par un condensateur en parallèle sur une bobine.

 

Le premier et le second transformateur FI sont de construction simple : ils comportent des enroulements à une seule couche et des condensateurs de 10 à 50 pF. Le troisième transformateur FI (discriminateur) est par contre plus compliqué.

 

Sur (la figure 9) est illustré le schéma de construction de ce transformateur et sa représentation graphique. Il doit être réalisé avec soin afin que la tension de l’enroulement L3 ne soit pas déphasée par rapport à la tension de L1.

 

Le couplage entre ces deux enroulements doit être serré, ce que l’on obtient en bobinant L3 directement sur L1.

 

Pour obtenir une bonne insensibilité à la modulation d’amplitude, les tensions qui se développent aux bornes des deux moitiés du secondaire, doivent être égales dans toute la mesure du possible : en phase et en amplitude. Ce résultat est obtenu en réalisant un enroulement bifilaire.

 

Pannes ,symptômes, localisation et réparation :

 

La sensibilité et la sélectivité, sur les récepteurs radio AM et FM, dépendent des circuits FI. Il est donc indispensable que ces circuits soient parfaitement au point.

 

Les pannes dans les étages FI en FM sont nombreuses et semblables à celles que l’on rencontre dans les circuits FI en AM

 

Les symptômes sont les suivants : récepteur complètement muet, auditions très faibles, distorsions, sifflements.

 

On procède de la même manière , pour détecter les défectuosités, que pour les circuits FI en AM.

 

Pannes dues aux tubes :

 

Si un tube amplificateur FI ou le tube détecteur, présente un filament coupé, le récepteur est complètement muet. En contrôlant la continuité des filaments à l’ohmmètre (ou à l’aide d’un lampemètre), on s’aperçoit si l’un des tubes est hors d’usage.

 

L’épuisement des tubes amplificateurs FI ou des diodes détectrices entraîne une mauvaise sensibilité de l’appareil.

 

L’épuisement d’une seule diode du tube détecteur est à l’origine de fortes distorsions du signal. Dans ce cas, il faut remplacer le tube : très souvent ce tube comprend non seulement les deux diodes, mais aussi la diode détectrice AM et la triode pré amplificatrice BF.

 

Si le détecteur est équipé de deux diodes au germanium, on peut facilement reconnaître à l’aide de l’ohmmètre, laquelle des deux ne fonctionne pas. Pour contrôler celles-ci à l’aide de l’ohmmètre, il faut les dessouder du circuit, après avoir noté le sens de branchement.

 

Avant de mesurer la résistance entre les deux bornes des diodes, il faut s’assurer que l’intensité maximale de l’ohmmètre ne dépasse pas 2mA environ. En général, seuls les calibres les plus élevés conviennent pour ces mesures.

 

Exemple : le contrôleur porte au centre de l’échelle de  l’ohmmètre le nombre 20. Selon le cas,le coefficient multiplicateur est de R x 10ou R x 1000

On obtient ainsi :

                            20 x 10 = 0,2kΩ

         ou               20 x 100 = 20kΩ

En appliquant la loi d’ohm I = V/R, on calcule l’intensité en fin d’échelle de l’instrument en se rappelant que V est la tension de la pile qui alimente l’ohmmètre et R la résistance au centre de l’échelle.

 

Nous avons alors V = 3volts et R = 200Ω dans le premier cas (R x 10), l’intensité a donc pour valeur 3/200 = 0,015A soit 15mA.

Dans le second cas (R x 1000), nous avons 3volts et R =20 000Ω ce qui donne une intensité de 3/20 000 = 0,00015A soit 0,15mA.

 

Le calibre R x 1000 convient pour le contrôle des diodes.

Le calibre R x 10 n’est pas utilisable.

 

Si on connaît les polarités des fiches de l’ohmmètre, il est possible d’utiliser l’instrument pour la mesure de la résistance directe et inverse des diodes et identifier la cathode et l’anode.

 

On doit obtenir deux valeurs de résistance différentes l’une de l’autre, en appliquant les pointes de touches du contrôleur comme indiqué ( figure 10a et 10b).

 

En mesurant la résistance directe, on peut identifier l’anode. Cette électrode correspond à la borne raccordée à la fiche positive de l’ohmmètre

( figure 10a) .

 

Il est conseillé de procéder au remplacement de la diode lorsque la valeur de la résistance la plus élevée (résistance inverse) n’est pas au moins 10 fois supérieure à celle de la résistance la plus basse(résistance directe).

 

Pannes dues aux composants :

 

Pour localiser les pannes, il faut procéder comme pour les circuits AM, il faut mesurer les tensions aux différentes broches des tubes.

En aucun cas, il ne faut retoucher aux réglages des noyaux des transformateurs FI.

 

Sur (la figure 11) est illustré un circuit typique.

On contrôle avant tout la tension sur l’anode du premier et du second tube amplificateur FI. Celle-ci est normalement comprise entre 170 et 250volts.

 

On contrôle ensuite la tension entre la grille écran de chaque tube amplificateur FI et la masse. Cette tension doit être de 60 à 100volts environ.

 

Si l’une de ces tensions est absente ou anormale, il faut débrancher le récepteur de la prise de courant et contrôler un à un les composants qui concernent le circuit en cause.

 

Si la tension est absente sur l’anode d’un des tubes amplificateurs FI (dans ce cas, récepteur muet), c’est soit le primaire du transformateur FI qui est coupé, soit la résistance R en série avec celui-ci ou d’un court circuit du condensateur de découplage(C).

 

Si la tension de grille écran est absente ou anormale, on contrôle la résistance qui alimente cette grille et le condensateur de découplage.

 

Si l’un des transformateurs FI présente une anomalie(coupure de l’enroulement par exemple), il faut le remplacer. Etant donné la fréquence de travail élevée (10,7MHz), il est difficile d’effectuer la réparation sans modifier la fréquence d’accord.

 

Le remplacement du transformateur FI entraîne un nouvel alignement de l’étage FI.

 

Si les tensions sont toutes régulières, il faut contrôler avec l’ohmmètre la résistance et le condensateur du circuit deemphasis.

 

La présence de l’indicateur d’accord peut fournir un aide dans la recherche des pannes. Si le récepteur ne fonctionne pas, mais que l’indicateur d’accord agit (ce qui indique la présence d’un signal détecté), les étages FI et le détecteur fonctionnent et la panne doit être recherchée dans le circuit deemphasis ou les circuits BF.

 

Lorsque le récepteur est accordé sur une station, on relève une certaine tension entre les bornes du condensateur électrolytique de détection. Il est ainsi possible de déterminer si les circuits FI et le détecteur fonctionnent .

 

Le voltmètre doit être utiliser sur le calibre 30volts si on se trouve dans une zone à signal fort et seulement de 10volts, si on opère dans une zone où le signal est faible.

 

Si le voltmètre ne donne aucune indication, il faut contrôler les composants du détecteur.

 

Si le contrôleur indique une tension élevée aux bornes du condensateur électrolytique de détection, et que celle-ci soit indépendante du réglage d’accord, cela signifie qu’il se produit un accrochage (l’indicateur d’accord, s’il existe, est dans ce cas complètement fermé).

 

Il faut alors contrôler l’état des condensateurs de découplage d’anode et de grille d’écran (ou de remplacer les condensateurs).

 

L’accrochage peut aussi provenir d’un alignement défectueux des étages FI.

Si après avoir effectué tous ces contrôles, il n’a pas été possible de localiser la panne, il sera utile d’effectuer des recherches au moyen d’un signal de 10,7MHz : fourni par un générateur HF.

 

Le signal doit être appliqué sur la grille et sur l’anode des différents tubes.

 

Cette méthode a été décrite lors de la recherche des pannes dans les circuits FI pour AM, à l’aide d’un signal tracer.

 

Dans les circuits FI pour FM, cette démarche s’effectue de la même manière, en appliquant toutefois un signal de 10,7MHz(et non le signal fourni par un multivibrateur, sauf s’il s’agit d’un signal tracer équipé d’un multivibrateur couvrant la gamme FM).

 

Pour ce contrôle, il faut appliquer le signal de 10,7MHz aux points A , B , C  et D de (la figure 11 ) .