Échelle électronique

Capture

Les générateurs de fonctions ou de signaux les plus simples ne disposent, pour l’affichage de la fréquence du signal qu’ils génèrent, dans la plupart des cas, d’une simple échelle couplée, d’une manière ou d’une autre, au bouton servant d’organe de commande et qui, partant, peut difficilement être très précise.

Rien n’interdit cependant, pour un investissement très abordable, de les doter d’un discriminateur de comptage simple ne comportant que
quelques composants standard.

Le signal d’entrée de cet instrument de mesure doit être un signal rectangulaire au rapport cyclique de 50% et de niveau proche d’un niveau TTL. Il attaque le transistor T1 monté en commutateur, le réseau RC pris dans la ligne de base servant à améliorer le comportement de commutation aux fréquences plus élevées.

Les condensateurs commutables par le biais de S1, C3 à C6 se chargent et se déchargent, au travers du transistor T1 et de la résistance R2, au rythme du signal d’entrée. La résistance R2 joue un rôle important au niveau de la précision de l’affichage. Si cette résistance est forte, les condensateurs n’arrivent plus, aux fréquences élevées, à se charger avec une rapidité suffisante de sorte que le signal présent sur le collecteur de T1 n’est plus un signal carré bien propre.

Cependant, lorsque T1 se trouve en conduction, le courant circulant par ladite résistance de collecteur est faible de sorte que la consommation de l’ensemble du circuit l’est elle aussi. Si l’on diminue la valeur de cette résistance, cela se traduit par une amélioration du comportement de charge (et partant de la précision), mais cela se traduit par une augmentation de la consommation de courant.

La valeur du schéma, 470 Ω, constitue de ce fait un compromis acceptable. Le courant de charge et de décharge des condensateurs traverse
la jonction base-émetteur de T2 et la diode D1.

En raison de la résistance capacitive du condensateur, le courant varie linéairement en fonction de la fréquence. Les variations du courant
devraient se traduire, sur le collecteur de T2, par des impulsions de hauteur variable si le condensateur C7 n’intégrait pas les différentes
impulsions pour en faite une tension continue joliment plate.

Cette tension continue varie elle aussi en fonction de la fréquence; elle est appliquée, au travers de l’ajustable P1, à un galvanomètre à bobine mobile pour la mesure de milliampères (mA).

On pourra utiliser sans arrière-pensée une échelle existante. Ce montage est utilisable pour toutes les tensions comprises entre 5 et 15 V. Le tableau joint donne la consommation de courant et la valeur de la résistance de limitation indispensable R3 en cas d’utilisation d’un instrument à échelle de 100 μA.

Les valeurs données entre parenthèses sont celles qui valent pour R2 = 1 kΩ. La consommation de courant diminue sensiblement, l’erreur
d’affichage qui se situe normalement à de l’ordre de 2%, augmente quelque peu. On pourra, si la consommation de courant n’a pas la moindre importance, diminuer la valeur de R2 jusqu’à ce que le courant traversant le transistor T1 n’atteigne pas tout à fait les 100 mA maximum admissibles.

On retrouve dans le tableau, sous la colonne R2 min, la valeur la plus faible admissible pour R2.

La valeur de la tension d’alimentation n’est pas critique, mais il est important qu’elle soit parfaitement régulée. Si l’on préfère remplacer
l’affichage analogique par un affichage numérique, il suffit de remplacer l’instrument de mesure par une résistance de 1 kΩ et de mesurer
la chute de tension à ses bornes après avoir mis l’affichage en calibre 200 mV.

Il faudra penser, si l’on utilise un voltmètre LCD ordinaire qu’il requiert sa propre alimentation. On pourra, pour utiliser au mieux la plage
d’affichage d’un voltmètre LCD, définir 4 calibres, à savoir 200 Hz, 2, 20 et 200 kHz.

On remplacera éventuellement T1 par un transistor HF (BSX20).

Il faudra veiller, pour avoir un affichage aussi précis que possible, à ce que les condensateurs C3 à C6 aient les valeurs exactes, vu que leurs capacités doivent se trouver dans un rapport 1:10 d’autant plus qu’au niveau de C3, la capacité du circuit peut déjà commencer à jouer un rôle.

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