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26/10/2013 OSCILLATEURS 1 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES.

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1 26/10/2013 OSCILLATEURS 1 GPA667 CONCEPTION ET SIMULATION DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES

2 26/10/2013 OSCILLATEURS 2 OSCILLATEURS Astables –Ondes carrées –Ondes triangulaires –555 (déjà couvert) Sinusoïdaux –Pont de Wien –Variable détat –Déphasage

3 26/10/2013 OSCILLATEURS 3 OSCILLATEUR ONDES CARRÉES Principe Oscillateur avec comparateur Schmitt

4 26/10/2013 OSCILLATEURS 4 OSCILLATEUR ONDES CARRÉES Oscillateur avec comparateur Schmitt Si R1 = R2

5 26/10/2013 OSCILLATEURS 5 OSCILLATEUR ONDES CARRÉES Oscillateur avec comparateur Schmitt, modification du facteur de forme. R1 = R2 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, lalternance positive sera plus courte que lalternance négative parce que nous aurons R3//R < R

6 26/10/2013 OSCILLATEURS 6 OSCILLATEUR ONDES CARRÉES - TRIANGULAIRES Comparateur de Schmitt suivi dun intégrateur

7 26/10/2013 OSCILLATEURS 7 OSCILLATEUR ONDES CARRÉES - TRIANGULAIRES Comparateur de Schmitt suivi dun intégrateur

8 26/10/2013 OSCILLATEURS 8 OSCILLATEUR ONDES CARRÉES - TRIANGULAIRES

9 26/10/2013 OSCILLATEURS 9 OSCILLATEUR ONDES CARRÉE - TRIANGULAIRE Il faut aussi sassurer que R2>R3. Plus la valeur de R3 sera petite par rapport à celle de R2, plus la sortie sera petite en amplitude. Par ex. F = 1386 Hz

10 26/10/2013 OSCILLATEURS 10 CONTRE-RÉACTION Σ Amplif. A(s) Feedback B(s) + + V o (s) V(s) = 0

11 26/10/2013 OSCILLATEURS 11 CONTRE-RÉACTION Parce que nous avons une contre réaction positive, il y a apparition dun signe négatif au dénominateur. Pour quil y ait oscillation, le dénominateur doit être nul pour une fréquence ω o sur laxe jω

12 26/10/2013 OSCILLATEURS 12 CONTRE-RÉACTION Parce que nous avons une contre réaction positive, il y a apparition dun signe négatif au dénominateur. Pour quil y ait oscillation, le dénominateur doit être nul pour une fréquence ω o sur laxe jω

13 26/10/2013 OSCILLATEURS 13 CONTRE-RÉACTION Il faut AB > 1 (ou T >1) pour démarrer loscillation et ensuite AB = 1 (ou T=1) pour entretenir loscillation.

14 26/10/2013 OSCILLATEURS 14 OSCILLATEURS CRITÈRE DE BARKHAUSEN Pour obtenir une oscillation, il faut deux conditions si la contre réaction est positive:

15 26/10/2013 OSCILLATEURS 15 OSCILLATEURS CRITÈRE DE BARKHAUSEN Ces deux conditions deviennent : Si la contre réaction est négative

16 26/10/2013 OSCILLATEURS 16 PONT DE WIEN

17 26/10/2013 OSCILLATEURS 17 PONT DE WIEN Simplification : R1 = R2 = R, C1 = C2 = C Pour satisfaire Barkhausen

18 26/10/2013 OSCILLATEURS 18 PONT DE WIEN Le signal de sortie est envoyé en rétro- action négative par les résistances R3 et R4 avec R4 mis à la masse, conférant à lamplificateur 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. Loscillateur de Wien produit une forme donde sinusoïdale pure.

19 26/10/2013 OSCILLATEURS 19 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 doscillation. Si on choisit R = 10k et C = 10nF, quelle sera la pulsation en radian/sec, la fréquence doscillation en Hz? Le problème avec ce genre doscillateur cest davoir un dispositif pour maintenir lamplitude constante. En effet, il est difficile dajuster le produit AB = +1. On doit ajouter une autre contre réaction pour maintenir AB = +1

20 26/10/2013 OSCILLATEURS 20 PONT DE WIEN La résistance R4 a été diminuée afin de ne pas étouffer loscillation. 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.

21 26/10/2013 OSCILLATEURS 21 PONT DE WIEN La diode D2 sert à compenser leffet 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 damplitude et un condensateur trop faible déformerait londe sinusoïdale. Le marqueur Vgs nous montrera son fonctionnement.

22 26/10/2013 OSCILLATEURS 22 PONT DE WIEN Caractéristique de la résistance RDS du JFET 2N3819

23 Vgs = /10/2013 OSCILLATEURS 23 Courbe I DS vs V DS 2N3819 (JFET) Courbe caractéristique 92N381, JFET, Canal N, région ohmique Vgs =

24 26/10/2013 OSCILLATEURS 24 PONT DE WIEN C1=C2=C et R1=R2=R Par ex. F = 1062 Hz Ce circuit utilise une méthode similaire pour stabiliser lamplitude

25 26/10/2013 OSCILLATEURS 25 VARIABLE DÉTAT C1=C2=C et R4=R5=R Par ex. F = kHz Deux intégrateurs et un inverseurs avec un système de limitation de lamplitude

26 26/10/2013 OSCILLATEURS 26 DÉPHASAGE Exprimer la fontion de transfert B (ou β) du circuit de contre réaction et déterminer que le gain A de lamplificateur 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 180 o lequel sajoutera au déphasage de 180 o de lentrée – de lamplificateur produisant un déphasage de 360 o ou 0 o.

27 26/10/2013 OSCILLATEURS 27 DÉPHASAGE On trouve :

28 26/10/2013 OSCILLATEURS 28 DÉPHASAGE Le gain du circuit de contre réaction vaut 1/29. Il faut donc que le gain A de lamplificateur soit A=29 pour que le critère de Barkhausen soit respecté.

29 26/10/2013 OSCILLATEURS 29 DÉPHASAGE Voici une autre réalisation possible de loscillateur à déphasage.. AB =

30 26/10/2013 OSCILLATEURS 30 DÉPHASAGE Il sera toujours nécessaire de limiter lamplitude du signal à la sortie. Dans ce cas-ci en plaçant une résistance variable en série avec R 1 pour sassurer que R 1 = 12R


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