Schema générateur de signaux 1 kHz

 

Schema générateur de signaux :

Figure 1 : Schéma électrique du générateur de signaux.

ce petit montage electronique sera très utile dans le labo de l’électronicien même confirmé : malgré sa petite
taille et son coût modique, il vous permettra de vérifier la puissance de sortieou la réponse en signaux carrés d’un amplificateur, de voir à l’oscilloscope la réponse en fréquence d’un fi ltre ou de piloter un compteur CMOS, etc.


Le schéma électrique
Comme le montre la fi gure 1, le coeur en est le circuit intégré 555, un temporisateur (“timer”) pouvant travailler, selon la configuration, en multivibrateur monostable ou astable. Dans l’application décrite ici, il fonctionne en astable : la puce produit une onde rectangulaire, au lieu de carrée, puisque son rapport cyclique est de 50 %. La fréquence de travail (1 000 Hz exactement) dépend étroitement des valeurs de R7 et C3, alors que le rapport entre R1 et R3 détermine la durée de pause et d’impulsion de la forme d’onde. Le signal produit sort de la broche 3 et atteint la sortie “onde carrée” (J1) au moyen du pont résistif formé de R8 et R2, inséré dans le but de limiter à environ 1,5 V l’amplitude du signal envoyé au “buffer” (tampon) de sortie. De la broche 3 du “timer”, l’onde rectangulaire de base atteint C7, lequel pourvoit au découplage par rapport au continu et permet d’obtenir une tension alternative, soit bidirectionnelle (avec des valeurs positives et négatives par rapport à la masse) : cette astuce sert à obtenir les autres formes d’onde. Notez
que même l’onde carrée est rendue bidirectionnelle : vous le découvrirez en analysant le tampon de sortie, dans lequel se trouve un autre condensateur en série avec le fi l chaud. Ce qui sort de C7 est tout de suite filtré par C4, puis passe par un premier filtre passe-bas constitué de R4 et C5 : la fréquence de coupure de
ce dernier est de l’ordre de 330 Hz, ce qui est suffisamment bas pour obtenir, aux bornes de C5, une tension de forme d’onde exponentielle (en fait une onde composée de traits d’exponentielle croissante alternés avec des exponentielles décroissantes). Elle est envoyée à son cavalier de sélection (J2), afin qu’elle puisse éventuellement atteindre le tampon de sortie. Cette même onde passe par un autre filtre passe-bas, identique au précédent (donc de même fréquence de coupure) qui en tire un signal triangulaire composé de rampes assez droites et descendantes : elle aussi atteint la ligne des cavaliers de sélection (J3).

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du générateur de signaux.

Le dernier filtre, toujours composé d’une résistance de 10 kilohms et d’un condensateur de 47 nF, permet d’obtenir une onde sinusoïdale en intégrant la triangulaire. La sinusoïde n’est certes pas parfaite, toutefois elle ressemble assez à une sinusoïde idéale pour que vous puissiez réaliser sans problème la plupart des mesures de labo. D’autre part, dans beaucoup de générateurs de formes d’onde basés sur des circuits intégrés spécifiques (par exemple le MAX038 ou le XR2206) l’onde sinusoïdale est obtenue en intégrant une triangulaire au moyen de circuits actifs comprenant des réseaux R/C. C’est justement pour en perfectionner la qualité qu’on fait passer la sinusoïde par un étage à transistors qui l’amplifie, non seulement en tension mais aussi en courant, afin d’éviter que la charge représentée par le tampon de sortie ne puisse influencer négativement la chaîne des filtres passe-bas et provoquer une déformation inacceptable de la forme d’onde. La composante sinusoïdale amplifiée est prélevée sur le circuit, se règle facilement avec le trimmer RV1 monté en potentiomètre. Entre le point OUT et la masse, vous pouvez relier une prise RCA “cinch” ou BNC sur laquelle vous prendrez le signal à envoyer vers l’appareil à tester.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du générateur des signaux.

Liste des composants electronique :

R1 ........1 kΩ
R2 ........1 kΩ
R3 ........1 kΩ
R4 ........10 kΩ
R4 ........10 kΩ
R5 ........10 kΩ
R6 ........10 kΩ
R7 ........15 kΩ
R8 ........4,7 kΩ
R9 ........100 kΩ
R10 ......100 kΩ
R11 ......1 MΩ
RV1 ......50 kΩ
C1 ........10 nF céramique
C2 ........10 nF céramique
C3 ........47 nF céramique
C4 ........47 nF céramique
C5 ........47 nF céramique
C6 ........47 nF céramique
C7 ........100 nF multicouche
C8 ........1 μF 50 V électrolytique
C9 ........1 μF 50 V électrolytique
D1........1N4007
T1 ........BC547
T2 ........BC547
IC1 .......555

Divers :
1 .. support 2 x 4
1 .. porte pile v
4 .. cavaliers complets (parties
fi xes et partie mobile)
2 .. picots
3 .. vis autotaraudeuses

Figure 3 : Photo d’un des prototypes

du générateur de signaux