Modulation de fréquence à l'aide de la diode varicap-émission et réception de signaux
- Moduler la fréquence de l’oscillateur de Colpitts à l’aide de la diode varicap,
- émission et réception de signaux issus de diapasons et de chaînes radio.
Montage expérimental
- Transistor à effet de champ J2N3819,
- diode varicap,
- capacités, 360 nF, 33 pF, 100 pF, $1\mu F$, $1000\mu F$,
- Résistances, $10k\Omega$, $100k\Omega$,
- Potentiomètre $10k\Omega$,
- Inductance $470\mu H$,
- Alimentation stabilisée réglable,
- Poste radio,
- Diapasons,
- Fils électriques
1. Oscillateur de Colpitts
Le montage est donné dans la figure ci-dessous.
Les capacités $C_4$, $C_5$ et $C_6$ sont des capacités de liaison. Elles se comportent comme des courts-circuits à la fréquence d’oscillation du montage. La capacité $C_3$ sert à découpler la source du signal informatif basse fréquence de la source de tension continue $+7,5V$. Les résistances R et R’ servent à polariser la diode varicap en inverse. En absence de signal informatif basse fréquence, le schéma petits signaux est donné dans la figure ci-dessous.
La résistance $R_2=1M\Omega$ peut être considérée comme un circuit ouvert.
On se place dans le cas où les oscillations sont amorcées. La fréquence d’oscillation $(f=f_0)$ s’obtient à l’aide du schéma simplifié donné dans la figure ci-dessous :
Les grandeurs utilisées dans ce qui suit sont complexes.\begin{eqnarray*}\left\{\begin{gathered}V_{GS}=-Z_3I_2=-Z_3\frac{Z_1}{Z_1+Z_2+Z_3}gV_{GS}\Downarrow\\Z_1+Z_2+Z_3=-gZ_1Z_3\\ Z_1=\frac{R_1}{1+jR_1C_1\omega_0} ;\quad Z_2=jL\omega_0 ;\quad Z_3=\frac{1}{jC\omega_0}\\\quad \frac{1}{C}=\frac{1}{C_1}+\underbrace{\frac{1}{C_{vp}}}_{\text{capacite de la diode varicap}}\end{gathered}\right.\Rightarrow \left\{\begin{gathered}R_1(C_1+C)\omega_0=LC\omega_0^3R_1C_1\\gR_1=LC\omega_0^2\Downarrow \\f_0=\frac{\omega_0}{2\pi}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{1}{L}\times\left(\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{1}{C_{vp}}\right)}\end{gathered}\right.\end{eqnarray*} La capacité de la diode varicap s’exprime sous la forme : $C_{vp}=\frac{K}{\sqrt{|U|}} ;\quad U\text{ est la tension inverse appliquee aux bornes de la diode}$ Il en résulte que la fréquence d’oscillation : $f_0=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{1}{L}\times\left(\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{\sqrt{|U|}}{K}\right)}$ Ainsi il est possible de commander la fréquence $f_0$ à l’aide d’une tension.
L’amorçage des oscillations s’obtient en faisant varier la résistance $R_3$(potentiomètre).
2. Èmission- réception de signaux
Le schéma synoptique du montage est donné dans la figure ci-dessous.
- Le son produit par les diapasons est converti en signal électrique à l’aide du microphone puis traité (amplification et élimination du bruit) à l’aide du boitier du microphone,
- à l’aide d’un fil jack on récupère un signal électrique image du signal sonore de la chaîne radio puis on le fait subir un traitement à l’aide du boitier microphone comme le montre la figure ci-dessous.
