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
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 ) .