VFO FRANKLIN, PILOTE EMETTEUR, VFO STABLE, EF80, 6J43P

VFO FRANKLIN 160 Mètres

La réalisation d'un pilote d'émetteur stable a longtemps été conditionnée à l'utilisation d'un cristal de quartz, élément reconnu pour sa stabilité en fréquence, depuis des décennies.

Si l'utilisation d'un quartz dans un générateur de fréquence assure à celui-ci une stabilité tout à fait acceptable, il n'en reste pas moins que la fréquence d'oscillation sera quasiment invariable, et tout changement ne pourra se faire qu'en utilisant un autre quartz taillé pour la fréquence voulue.
C'est un inconvénient majeur, où la stabilité est obligatoirement liée à une fréquence fixe.

Quelques méthodes permettent de faire varier la fréquence de résonance  d'un quartz, de quelques Khz, au détriment de la stabilité, mais l'amplitude de la variation est cependant très limitée, et reste souvent gênante.

Un oscillateur à self/capacité peut faire un excellent oscillateur variable, à condition d'en maîtriser la stabilité, ce qui demande quelques précautions élémentaires, qu'il faut impérativement respecter.

  • Self de très bonne qualité, mécaniquement rigide et stable.
  • Même règle pour le condensateur variable.
  • Tension d'alimentation de l'oscillateur très stable.
  • Blindage efficace de l'étage oscillateur, pour éviter les couplages parasites et capacitifs tant internes qu'externes.
  • Rigidité mécanique du chassis supportant l'oscillateur.
  • Absence de vibrations.
  • Self de faible valeur, et condensateurs d'accord de fortes valeurs.
  • Couplage minimal de la self avec la lampe ou le transistor oscillateur, pour l'entretien correct de l'oscillation.
  • Utilisation d'un petit condensateur d'accord additionnel à coefficient de température négatif.
  • Et enfin, prélèvement minimal de l'énergie HF utile, de préférence à travers un étage tampon.

Une très bonne stabilité n'a pas de prix, et exige toutes ces précautions.
Il est possible, en respectant ce petit cahier des charges de construire un pilote dont la dérive totale en fréquence se situe aux alentours de + ou - 20 Hz par semaine. (valeur mesurée sur le prototype)

Description du VFO

VFO,  EF80, VFO EF80, Franklin VFO


Le schéma du VFO (Variable Frequency Oscillator) est assez simple.

Il constitue en fait une sorte de multivibrateur, constitué de 2 tubes EF80, dont la fréquence est synchronisée très précisément par l'ensemble L/C (Self + condensateurs d'accord)
Tous les condensateurs du circuit oscillant sont en principe NPO, c'est à dire avec une dérive thermique à peu près nulle, sauf pour un petit 30 pF à coefficient N750. (sa capacité diminue lorsque la température augmente, compensant ainsi une éventuelle dilatation de la self) 
Les deux défauts ayants des effets inverses, la compensation thermique est assez efficace.

Le couplage entre le circuit LC et la grille de la 1er EF80 est effectué avec seulement 3,9 pF, ce qui réduit considérablement l'influence des variations de capacité grille cathode sur la fréquence d'oscillation.
Même raisonnement pour l'énergie de réaction, provenant de la deuxième EF80, dont la grille écran est utilisée comme l'anode d'une triode, à travers un condensateur de 4,7 pF.
Le prélèvement de l'énergie HF sur l'oscillateur est effectué sur l'anode de la deuxième EF80, par un condensateur de 2,2pF, pour minimiser l'influence de l'étage suivant, constitué par une 6J6 connectée en cathode follower, toujours dans le but d'isoler au maximum les variations de charge, côté utilisation, sur la fréquence d'oscillation. 

La tension de sortie atteint 3 volts crête à crête sous 500 ohms.

Lorsque ce type de pilote est réalisé avec un minimum de précautions, la dérive en fréquence devient quasiment nulle au bout de 3 minutes après la mise en route, et la mesure donne vraiment l'impression d'un oscillateur a quartz.

Le prototype décrit sur ces pages est destiné à faire partie d'un émetteur complet couvrant la bande 3500 à 3800 Khz.
La plage de fréquence 1730-2010 khz a été choisie pour éviter  les effets d'une éventuelle pollution du pilote par l'étage de puissance.
Un doublage de fréquence sera donc nécessaire pour attaquer l'étage amplificateur de sortie dans la bonne plage d'émission.

Un doubleur de type Push-Push sera donc décrit dans une prochaine rubrique.

 

Nota: dans la rubrique TRANSCEIVERS, un VFO VACKAR de 5 à 5,5 Mhz est décrit.
Ce VFO est préférable au FRANKLIN si vous avez besoin d'un oscillateur stable dans cette gamme de fréquence.

Variante de construction

VFO, 6J43P, EF80, VFO EF80 6J23P, Franklin VFO
Pour la modique somme de 1 Euro, on trouve sur internet des pentodes Russes 6J43P, curieux tubes pourvus de 2 anodes totalement indépendantes.

La tentation était grande de vérifier le comportement de ces lampes dans l'étage de sortie de l'oscillateur Franklin, ce qui a donné le schéma ci-dessus, sur lequel cette variante est représentée.
La symétrie des signaux de sortie est bien meilleure avec cette version, et la stabilité de l'ensemble n'est pas affectée par cette modification, qui, de ce fait, a été conservée pour le montage définitif.

Construction de la self

Il n'est pas toujours facile de trouver un mandrin adéquat pour bobiner la self du VFO, laquelle est un composant déterminant pour la stabilité de l'oscillateur.
Avec un peu d'astuce, il est possible de la réaliser par assemblage de plaques de circuit imprimé, découpées à la bonne taille, puis imbriquées pour constituer un volume sur lequel il sera facile de bobiner la self. (voir les différentes photos du VFO)
De plus, ce type de mandrin réduit la surface de contact avec la self, et participe a l'augmentation de son facteur de qualité (Q).
Le lien ci-dessous permet le téléchargement d'un fichier PDF, qu'il suffit d'imprimer sur un transparent pour l'utiliser comme film de gravure des plaques de circuit pré-sensibilisé d'épaisseur 1,6 mm.
Il ne vous restera plus qu'à donner quelques coups de scie, ou de cisaille, et le mandrin sera prêt.
Les parties cuivrées servent à recevoir quelques points de brasure étain pour rendre solidaires toutes les plaques de l'assemblage entre elles.

Nota: le fichier PDF comporte 8 portions de mandrin, mais seules 4 sont nécessaires pour la construction.
Il conviendra donc de découper la plaque d'époxy à la dimension nécessaire en fonction du nombre de mandrins à réaliser.
Mandrin self.pdf
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VUE EXTERIEURE

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VUE INTERIEURE

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DETAIL DE LA SELF



Derniére mise à jour le samedi 10 juin 2017