91% found this document useful (11 votes) 11K views 5 pages Description: Ce compte rendu concerne l'étude d'un Oscillateur à Pont de Wien. On commence par étudier le filtre de Wien passif, puis on ajoute un amplificateur opérationnel. - Démonstration du gain maximal du pont de Wien. - Diagramme de Bode (Phase et Amplitude) sous Matlab. (Fonction de transfert et transformée de Laplace de l'équation différentielle décrivant le filtre). - Calcul du gain de l'amplificateur opérationnel nécessaire pour provoquer des oscillations (Barkhausen). Original Title TEC 588 - TP5 - Oscillateur à Pont de Wien Copyright © Attribution Non-Commercial (BY-NC) Available Formats PDF, TXT or read online from Scribd Did you find this document useful? 91% found this document useful (11 votes) 11K views 5 pages Original Title: TEC 588 - TP5 - Oscillateur à Pont de Wien Description: Ce compte rendu concerne l'étude d'un Oscillateur à Pont de Wien. On commence par étudier le filtre de Wien passif, puis on ajoute un amplificateur opérationnel.
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Voici un schéma simple d'oscillateur générant un sinus et qui nécessite pas d'ajustement comme un pont de Wien. L'oscillateur est basé sur un signal carré filtré passe bas. Un signal presque sinusoïdal peut être réalisé simplement en filtrant un signal créneau. Ci dessous, le schéma d'un l'oscillateur sinus ultra simple à 33 kHz:
Schéma de l'oscillateur sinus sans pont de Wien
Fonctionnement de l'oscillateur sinus simple
Générateur (oscillateur) d'un signal créneau
L'ampli op U1a fonctionne en oscillateur et génère un créneau à sa sortie. La sortie étant rebouclée sur l'entrée +, l'ampli op fonctionne en régime saturé avec hystérésis. Lors de la mise sous tension, la sortie se trouve au niveau haut quasi égal à l'alimentation 30 V (entrée "-" au niveau le plus bas puisque C1 est initialement vide). L'entrée + se trouve alors à 20 V (par le biais de R2 et R1//R3. C1, initialement vide, se charge jusqu'à 20 V. A cette valeur, la sortie bascule au niveau bas (1 V environ): l'entrée + est alors à 10 V (par le biais de R1 et R2//R3).
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[... ] [... ] 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.
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Opération
Lorsque le circuit est allumé, le circuit en pont produit des oscillations de la fréquence indiquée ci-dessus. Les deux transistors produisent un déphasage total de 360 o de sorte qu'une rétroaction positive appropriée est assurée. La rétroaction négative dans le circuit assure une sortie constante. Ceci est réalisé par la lampe au tungstène L p. Sa résistance augmente avec le courant. Si l'amplitude de la sortie augmente, plus de courant est produit et plus de rétroaction négative est obtenue. Pour cette raison, la sortie reviendrait à la valeur d'origine. Alors que si la production tend à diminuer, une action inverse se produit. Avantages
Les avantages de l'oscillateur à pont de Wien sont les suivants -
Le circuit offre une bonne stabilité de fréquence. Il fournit une sortie constante. Le fonctionnement du circuit est assez facile. Le gain global est élevé à cause de deux transistors. La fréquence des oscillations peut être modifiée facilement. La stabilité d'amplitude de la tension de sortie peut être maintenue avec plus de précision, en remplaçant R 2 par une thermistance.
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Ce circuit est un oscillateur sinusoidal à pont de Wien. Je ne ferais pas ici faire un cours détaillé sur les oscillateurs en électronique, c'est un sujet
bien trop vaste et ce n'est pas le but de ce site, cependant je vous donne deux approches pour étudier de ce montage qui nécessitent, soit de maitriser les équations différentielles du second ordre, soit
de connaitre la théorie des oscillateurs (conditions d'oscillation) et les impédances complexes. Première approche: régime temporel
Ce montage fonctionne en régime linéaire par la présence d'une boucle de contre réaction négative. On peut écrire dans un premier temps:
Considerons à présent la boucle de contre-réaction positive constituée des ensembles série et parallèle R-C (ces ensembles forment ce que l'on nomme pont de Wien), avec I le courant circulant dans l'ensemble série:
Appliquons la loi des noeuds à l'entrée de l'ensemble parallèle R//C:
On voit tout de suite que si k=1/3 l'équation différentielle devient:
L'équation temporelle de la tension de sortie correspond bien à un signal sinusoidal de pulsation 1/RC.
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Electronique (théorie et pratique): Oscillateur à pont de Wien (1/3) - YouTube
Stabilisation en amplitude des oscillations sinusoïdales: On reprend le montage précédent en supposant que des oscillations sinusoïdales de pulsation \(\omega\) et d'amplitudes \(V_2\) pour \(v_2(t)\) et \(V_1\) pour \(v_1(t)\) apparaissent. On se propose de stabiliser les oscillations en prenant pour \(R_2\) une thermistance à coefficient de température négatif (CTN) suivant la loi: \({R_2} = {R_{2_0}}{e^{ - \beta P}}\) où \(P\) est la puissance électrique moyenne dissipée dans cet élément et \(\beta\) une constante positive. Remplacer la résistance \(R_2\) par la CTN qui a ici une valeur de résistance de \(2, 2\;k \Omega\) pour une température de 25°C. Sa valeur augmente si la température décroît, et réciproquement. Expliquer pourquoi ce dispositif permet de stabiliser les oscillations. Faire varier \(R_1\) pour trouver les limites d'accrochage et de saturation du signal. Complément: Un ADS sur les oscillateurs en électronique