L'oscillateur à pont de Wien à fréquence réglable sur trois décades

Résumé du document

Les générateurs de signaux sont essentiellement des systèmes bouclés. Les méthodes d'étude dépendent de la forme du signal, de sa fréquence et de la condition d'oscillation.

On distingue trois formes de signal :
- Signal sinusoïdal dans le cas de la génération de fréquence,
- Signal rectangulaire fournissant le signal d'horloge dans les systèmes logiques et numériques,
- Signal en dents de scie pour la base de temps (...)

Extraits

[...] Si ces pôles se trouvent sur l'axe imaginaire, l'oscillation du système est une sinusoïde de fréquence égale à celle des pôles. Critère d'oscillation de Barkhausen Ce critère définit la condition d'oscillation et détermine la fréquence d'oscillation. Soient a(jω) le gain de l'amplificateur et b(jω) le rapport de transfert du réseaux de réaction la condition générale d'oscillation : est appelée critère de Barkhausen ; on distingue : une condition de module : une condition de phase : Sur le diagramme de Nyquist du gain de boucle T(jω) = le critère de Barkhausen peut être exprimé par : f0 étant la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur sinusoïdal, cela revient à dire pratiquement que pour qu'il y ait oscillation sinusoïdale, il faut que : le module soit égal à 1 : T(j f0) = 1 la phase soit égale à : arg T(j f0) = ou plus simplement, il faut que : la partie réelle de T(j f0) soit égale à : la partie imaginaire de T(j f0) soit égale à zéro : C'est donc un système à réaction ayant la marge de phase et la marge de gain égales à zéro, la fréquence de croissement de phase est donc égale à celle de croissement de gain. [...]

[...] Le circuit moderne est dérivé de la thèse de mastère de William Hewlett en 1939. Hewlett, avec David Packard, co-fonda Hewlett-Packard. Leur premier produit fut le HP 200A, un oscillateur basé sur le pont de Wien. Le 200A est un instrument classique connu pour la faible distorsion du signal de sortie. La CTP utilisée était simplement un filament de lampe à incandescence. Les oscillateurs à pont de Wien modernes utilisent, à la place d'un filament d'ampoule, des transistors à effet de champ ou des cellules photoélectriques. [...]

[...] On distingue trois formes de signal : Signal sinusoïdal dans le cas de la génération de fréquence, Signal rectangulaire fournissant le signal d'horloge dans les systèmes logiques et numériques, Signal en dents de scie pour la base de temps. La stabilité de fréquence et d'amplitude des signaux est la qualité recherchée des générateurs dont l'étude est souvent rendue difficile parce que ces oscillateurs ne sont pas des systèmes linéaires ; on doit faire appel à des méthodes d'étude relatives aux systèmes non linéaires. Historique Le pont de Wien a été développé à l'origine par Max Wien en 1891. À cette époque, Wien n'avait pas les moyens de réaliser un circuit amplificateur et donc n'a pu construire un oscillateur. [...]

[...] Mais les imprécisions des valeurs de R1 et R2 font que cette condition n'est jamais tout à fait remplie. Que se passe-t-il alors : si R1 2 R2, l'oscillation démarre bien, l'amplitude croît jusqu'à la valeur limite, déterminée par un écrêtage du signal par les tensions de saturation de l'amplificateur opérationnel, et le système entre en régime permanent (figure 5). - Stabilisation par thermistance Pour remédier au problème de distorsion du signal de sortie, on introduit une non-linéarité douce dans le système pour stabiliser le signal avant saturation de l'amplificateur opérationnel. [...]

[...] Oscillateur à pont de Wien à fréquence réglable On a A = 1 + Zs = R + Yp = jCω + B(jω) = = Pulsation d'oscillation : ω0 = Alors B(jω) = Im[b(ωosc)] = 0 ω/ω0 ω0/ω = 0 ωosc = ω0 ƒ = Simulation sur Multisim Dans ce montage, on a choisit le condensateur C3. En réalité on va mettre en place un commutateur pour soit sélectionner simultanément les deux condensateurs C1, C2, ou bien le condensateur C3. [...]