Oscillateurs

Analyse d'un oscillateur sinusoïdal à pont de Wien.

A Etude du filtre passe bande.

R = 1 kohm, C= 1µF

-1- Montrer que la fonction de transfert en tension du filtre peut se mettre sous la forme suivante.

-2- En utilisant Pspice déterminer le rapport Vs/Ve à la fréquence de coupure.

-3- Pour cette même fréquence déterminer le déphasage entre Vs et Ve.

B Etude de l'oscillateur.

-1- Déduire des résultats précédents la valeur de R4 permettant d'obtenir un fonctionnement en oscillateur du montage suivant.

-2- Justifier l'organisation de la structure en proposant un schéma fonctionnel équivalent.

-3- Simuler la structure et justifier les résultats obtenus.

C Stabilisation de l'amplitude.

On utilise pour cela l'impédance non linéaire constituée de D5 R5 D6.

-1- Réaliser le montage et régler R6 pour que l'amplitude de Vs soit égale à 10 volts.

-2- Proposer une méthode mesure de permettant d'expliquer le rôle de D5 et D6 associés à R5, puis justifier leur présence pour stabiliser l'amplitude.

-3- Mesurer le taux de distorsion harmonique et modifier les valeurs de R5 et R6 afin de réduire ce taux de distorsion en gardant la même amplitude pour VS.

NB: La réponse à la question 3 sera obtenue facilement si la question 2 est maîtrisée.

D Synthèse d'un oscillateur.

-1- Proposer le schéma d'un oscillateur sinusoïdal fournissant un signal ayant les mêmes caractéristiques que le montage précédant.

La structure choisie peut être un oscillateur Colpitts, Clapp, Pierce, ou autre. Le choix des composants utilisés est limité à ceux présent dans les bibliothèques du logiciel de simulation utilisé pspice, lt spcice simulink protéus …...

-2- Proposer une explication théorique du fonctionnement de la structure choisie, valider ces explications par des simulations appropriées.

-3- Mesurer les caractéristiques du signal de sortie: amplitude fréquence et taux de distorsion harmonique.

Note 1: Pour simuler ces montages il faut bousculer le système au démarrage, cela peut être obtenu en plaçant une condition initiale de charge sur C2. Pour cela donner par exemple la valeur 5 volts à l'attribut IC du composant C2.

Note 2: Pour obtenir le taux de distorsion d'un signal avec le logiciel Pspice il faut valider l'analyse de Fourier dans la fenêtre transient analysis de la commande setup du menu analysis.

Il faut remplir la case Center Frequency avec la fréquence fondamentale du signal à analyser. Il est possible de limiter l'analyse à un nombre donné d'harmoniques mais ce n'est pas obligatoire, enfin on précisera les signaux dont on souhaite obtenir l'analyse en complétant la case Output Vars.

Le résultat de cette analyse se trouve à la fin du fichier de sortie pour y accéder aller dans le menu analysis et valider la commande examine output.

Voici le résultat de l'analyse d'un signal redressé mono alternance.

FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(vs)

DC COMPONENT = 1.296678E+00

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED

NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 5.000E+01 2.100E+00 1.000E+00 6.309E-03 0.000E+00

2 1.000E+02 1.014E+00 4.829E-01 -9.000E+01 -9.001E+01

3 1.500E+02 1.132E-01 5.388E-02 1.799E+02 1.799E+02

4 2.000E+02 1.814E-01 8.640E-02 -8.997E+01 -8.999E+01

5 2.500E+02 6.062E-02 2.887E-02 1.799E+02 1.799E+02

6 3.000E+02 6.663E-02 3.173E-02 -8.991E+01 -8.995E+01

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 4.953891E+01 PERCENT