OSCILLATEURS

GPA667
CONCEPTION ET SIMULATION
DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES
OSCILLATEURS
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OSCILLATEURS

Astables

Sinusoïdaux
– Ondes carrées
– Ondes triangulaires
– 555 (déjà couvert)
– Pont de Wien
– Variable d’état
– Déphasage
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉES
Principe
Oscillateur avec comparateur Schmitt
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉES
Oscillateur avec comparateur Schmitt
Si R1 = R2
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉES
Oscillateur avec comparateur Schmitt,
modification du facteur de forme.
R1 = R2
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On peut modifier le
facteur de forme en
ajoutant une diode en
série avec la résistance R3
pour modifier la constante
de temps sur une des
alternance. Ici,
l’alternance positive sera
plus courte que
l’alternance négative parce
que nous aurons R3//R < R
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉES - TRIANGULAIRES
Comparateur de Schmitt suivi d’un intégrateur
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉES - TRIANGULAIRES
Comparateur de Schmitt suivi d’un intégrateur
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉES - TRIANGULAIRES
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OSCILLATEUR
ONDES CARRÉE - TRIANGULAIRE
Par ex. F = 1386 Hz
Il faut aussi s’assurer que R2>R3. Plus la valeur de R3 sera petite
par rapport à celle de R2, plus la sortie sera petite en amplitude.
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CONTRE-RÉACTION
V(s) = 0 +
Σ
Amplif. A(s)
Vo(s)
+
Feedback B(s)
A( s)
A( s)
Av ( s ) 

1  A( s ) B ( s ) 1  T ( s)
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CONTRE-RÉACTION
A( s)
A( s)
Av ( s ) 

1  A( s ) B ( s ) 1  T ( s)
Parce que nous avons une contre réaction positive, il
y a apparition d’un signe négatif au dénominateur.
Pour qu’il y ait oscillation, le dénominateur doit être
nul pour une fréquence ωo sur l’axe jω
1  T ( jo )  0
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T ( jo )   1  1 0
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CONTRE-RÉACTION
Parce que nous avons une contre réaction positive, il
y a apparition d’un signe négatif au dénominateur.
Pour qu’il y ait oscillation, le dénominateur doit être
nul pour une fréquence ωo sur l’axe jω
1  T ( jo )  0
OSCILLATEURS
T ( jo )   1  1 0
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CONTRE-RÉACTION
Il faut AB > 1 (ou T >1) pour démarrer l’oscillation et
ensuite AB = 1 (ou T=1) pour entretenir l’oscillation.
1  T ( jo )  0
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T ( jo )   1  1 0
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OSCILLATEURS


CRITÈRE DE BARKHAUSEN
Pour obtenir une oscillation, il faut deux
conditions si la contre réaction est positive:
 T ( jo )  0 o
T ( jo ) 1
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OSCILLATEURS

CRITÈRE DE BARKHAUSEN

Ces deux conditions deviennent :
 T ( jo ) 180 o
T ( jo ) 1
Si la contre réaction est négative
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PONT DE WIEN
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PONT DE WIEN
Pour satisfaire Barkhausen
Simplification : R1 = R2 = R, C1 = C2 = C
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PONT DE WIEN
Le signal de sortie est
envoyé en rétroaction négative par les
résistances R3 et R4
avec R4 mis à la
masse, conférant à
l’amplificateur un gain
G = 1 + R3/R4 pour
tout signal à la borne
positive. Sachant que
le gain doit être de 3
afin de répondre à une
des deux conditions
du critère de
Barkhausen, calculez
la valeur de R3.
L’oscillateur de Wien
produit une forme
d’onde sinusoïdale
pure.
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PONT DE WIEN
Le signal de sortie est également utilisé en rétro-action
positive, via C1, C2, R1 et R2. Ces composants déterminent
la fréquence d’oscillation.
Si on choisit R = 10k et C = 10nF, quelle sera la pulsation en
radian/sec, la fréquence d’oscillation en Hz?
Le problème avec ce genre d’oscillateur c’est d’avoir un
dispositif pour maintenir l’amplitude constante. En effet, il
est difficile d’ajuster le produit AB = +1. On doit ajouter
une autre contre réaction pour maintenir AB = +1
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PONT DE WIEN
La résistance R4 a été
diminuée afin de ne pas
étouffer l’oscillation.
9.7k étant nettement
trop bas (9.975k était
déjà trop bas), la
résistance de cette
branche a été
complétée par le JFET
J2N3819 (résistance
variable). En effet, la
tension Vds ne
dépassant jamais
60mV, le transistor
fonctionne dans sa
région ohmique, dont la
pente est contrôlée par
Vgs.
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PONT DE WIEN
La diode D2 sert à
compenser l’effet de la
température sur la
diode D1 et est
optionnelle. Quant au
condensateur C3, il
sert à maintenir une
certaine tension durant
la période positive du
signal. Un
condensateur trop fort
ralentirait la
correction d’amplitude
et un condensateur
trop faible déformerait
l’onde sinusoïdale. Le
marqueur Vgs nous
montrera son
fonctionnement.
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PONT DE WIEN
Caractéristique de la résistance RDS du JFET 2N3819
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Courbe IDS vs VDS 2N3819 (JFET)
Vgs =0
-0.5
Vgs = 0
-0.5
-1.0
-1.0
-1.5
-2.0
-1.5
-2.0
Courbe caractéristique 92N381, JFET, Canal N, région ohmique
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PONT DE WIEN
C1=C2=C et R1=R2=R
Par ex. F = 1062 Hz
Ce circuit utilise une
méthode similaire
pour stabiliser
l’amplitude
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VARIABLE D’ÉTAT
Deux intégrateurs et
un inverseurs avec un
système de limitation
de l’amplitude
C1=C2=C et R4=R5=R
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Par ex. F = 10.62 kHz
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DÉPHASAGE
Exprimer la fontion de transfert B (ou β) du circuit de contre réaction et
déterminer que le gain A de l’amplificateur doit être A=29 pour que le critère de
Barkhausen soit respecté. On peut simplifier les calculs en assumant que
C1=C2=C..=C et R1=R2=R..=R
Trois étages de déphasage sont suffisants pour fournir un déphasage de 180o
lequel s’ajoutera au déphasage de 180o de l’entrée – de l’amplificateur produisant
un déphasage de 360o ou 0o.
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DÉPHASAGE
On trouve :
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DÉPHASAGE
Le gain du circuit de contre
réaction vaut 1/29. Il faut
donc que le gain A de
l’amplificateur soit A=29
pour que le critère de
Barkhausen soit respecté.
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DÉPHASAGE
Voici une autre réalisation possible de l’oscillateur à déphasage..
AB =
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DÉPHASAGE
Il sera toujours nécessaire de limiter l’amplitude du signal
à la sortie. Dans ce cas-ci en plaçant une résistance
variable en série avec R1 pour s’assurer que R1 = 12R
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