Ils délivrent spontanément un signal sans signal de commande.
La puissance nécessaire au fonctionnement provient des alimentations de composants.
- Si le signal de sortie est sinusoïdal, il est appelé oscillateur sinusoïdal
- Si le signal de sortie est périodique et non sinusoïdal, il est appelé oscillateur de relaxation (astable).
I. OSCILLATEUR A REACTION POSITIVE
1°) Description
Ils sont conçus à l’aide d’un système bouclé à réaction positive : on utilise
l’instabilité du système : une simple perturbation entraîne l’apparition d’un
signal sinusoïdal.
Schéma d’un système bouclé :
Schéma fonctionnel d’un oscillateur :
Conditions d’oscillation :
La première condition permet de calculer la fréquence des oscillations et la
seconde leur amplitude.
Généralement dans la chaîne directe on trouve un amplificateur et dans la
chaîne de retour un filtre sélectif, dans ce cas la fréquence centrale du filtre
correspond à la fréquence des oscillations.
2°) Oscillateur à filtre de Wien
On associe un filtre sélectif (ici le filtre de Wien) et un AO en fonctionnement
linéaire.
Schéma :
Identification de la chaîne directe et celle de retour :
Chaîne directe : amplificateur Chaîne de retour : le filtre
Fonction de transfert de la chaîne directe :
Comme c’est un amplificateur non inverseur :
Fonction de transfert de la chaîne de retour :
Expression de la fréquence des oscillations en appliquant la 1ère condition :
La fréquence des oscillations correspond bien à la fréquence centrale du filtre.
En appliquant la 2nde condition, on détermine la relation entre R2 et R1 nécessaire au bon fonctionnement du montage.
3°) Remarques
Le démarrage des oscillations se fait de façon progressive, elles sont de plus
en plus amplifiées jusqu’à leurs valeurs maximales. Elles sont déclenchées
par une perturbation. Pour obtenir le début des oscillations il faut avoir une
amplification suffisante, dans le cas où elle serait trop importante le signal
de sortie serait déformée (saturation de l’ALI).
On peut également réaliser un oscillateur avec une réaction négative, dans
ce cas la condition d’oscillation devient :
II. OSCILLATEUR A RESISTANCE NEGATIVE
1°) Description
Il est composé d’un circuit résonnant RLC série ou parallèle et d’un dipôle
générateur simulant une résistance négative.
Schéma de principe :
Principe de fonctionnement : on aura des oscillations d’amplitude constante si
les pertes par effet Joules sont nulles
le générateur doit compenser les
pertes du circuit résonnant en apportant une puissance égale à la puissance
dissipée.
2°) Etude d’un oscillateur
a- étude du dipôle à résistance négative
Le dipôle à résistance négative est composé d’un AO fonctionnant en
régime linéaire.
Calcul de l’impédance d’entrée du montage :
A-t-on réalisé un dipôle à résistance négative ?
Oui puisque l’expression de
est négative et équivalente à une résistance.
Schéma équivalent du montage :
b- exemple d’oscillateur
Conditions d’oscillations : Pour le circuit oscillant, il faut réaliser la condition
On doit réaliser ensuite la condition :
L’oscillateur aura pour fréquence celle du circuit oscillant :
Remarque : on aurait très bien pu traiter cet oscillateur comme un oscillateur à
réaction positive.
III. APPLICATIONS
Les capteurs utilisant les variations d’inductance ou de capacité (détecteur de métaux, badge anti-vol, …)
Horloge à quartz
La puissance nécessaire au fonctionnement provient des alimentations de composants.
- Si le signal de sortie est sinusoïdal, il est appelé oscillateur sinusoïdal
- Si le signal de sortie est périodique et non sinusoïdal, il est appelé oscillateur de relaxation (astable).
I. OSCILLATEUR A REACTION POSITIVE
1°) Description
Ils sont conçus à l’aide d’un système bouclé à réaction positive : on utilise l’instabilité du système : une simple perturbation entraîne l’apparition d’un
signal sinusoïdal.
Schéma d’un système bouclé : Schéma fonctionnel d’un oscillateur : Conditions d’oscillation :La première condition permet de calculer la fréquence des oscillations et la
seconde leur amplitude.
Généralement dans la chaîne directe on trouve un amplificateur et dans la chaîne de retour un filtre sélectif, dans ce cas la fréquence centrale du filtre
correspond à la fréquence des oscillations.
2°) Oscillateur à filtre de Wien
On associe un filtre sélectif (ici le filtre de Wien) et un AO en fonctionnement
linéaire.
Schéma :
Identification de la chaîne directe et celle de retour : Chaîne directe : amplificateur Chaîne de retour : le filtre
Fonction de transfert de la chaîne directe : Comme c’est un amplificateur non inverseur :
Fonction de transfert de la chaîne de retour : Expression de la fréquence des oscillations en appliquant la 1ère condition :La fréquence des oscillations correspond bien à la fréquence centrale du filtre.
En appliquant la 2nde condition, on détermine la relation entre R2 et R1 nécessaire au bon fonctionnement du montage.3°) Remarques
Le démarrage des oscillations se fait de façon progressive, elles sont de plus en plus amplifiées jusqu’à leurs valeurs maximales. Elles sont déclenchées
par une perturbation. Pour obtenir le début des oscillations il faut avoir une
amplification suffisante, dans le cas où elle serait trop importante le signal
de sortie serait déformée (saturation de l’ALI).
On peut également réaliser un oscillateur avec une réaction négative, dans ce cas la condition d’oscillation devient :
II. OSCILLATEUR A RESISTANCE NEGATIVE
1°) Description
Il est composé d’un circuit résonnant RLC série ou parallèle et d’un dipôle
générateur simulant une résistance négative.
Schéma de principe :
Rappels sur le régime transitoire : le circuit RLC est le siège d’oscillations amorties dues à l’échange d’énergie entre le condensateur et la bobine ce qui provoque une oscillation de la tension aux bornes du condensateur. Pour avoir des oscillations d’amplitude constante il nous faut éviter la dissipation pareffet Joule d’une partie de l’énergie, c'est-à-dire ne pas avoir de résistance dans le montage. Au contraire, les oscillations disparaissent pour une valeur
de R supérieure à la résistance critiqueles pertes par effet Joules sont nulles
le générateur doit compenser les pertes du circuit résonnant en apportant une puissance égale à la puissance
dissipée.
2°) Etude d’un oscillateur
a- étude du dipôle à résistance négative
Le dipôle à résistance négative est composé d’un AO fonctionnant en
régime linéaire.
Calcul de l’impédance d’entrée du montage :A-t-on réalisé un dipôle à résistance négative ? Oui puisque l’expression de
est négative et équivalente à une résistance. Schéma équivalent du montage : Pour le circuit oscillant, il faut réaliser la conditionOn doit réaliser ensuite la condition :L’oscillateur aura pour fréquence celle du circuit oscillant :Remarque : on aurait très bien pu traiter cet oscillateur comme un oscillateur à
réaction positive.
III. APPLICATIONS
Les capteurs utilisant les variations d’inductance ou de capacité (détecteur de métaux, badge anti-vol, …) Horloge à quartz
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