Ce sixième devoir est consacré à l’étude des oscillateurs astable (ou à relaxation). Ce devoir permet ainsi de revoir la charge d’un condensateur à travers une résistance ou alors avec une source de courant. C’est aussi l’occasion de revoir le fonctionnement des comparateurs à hystérésis. Le corrigé partiel du devoir n°6 est désormais disponible avec les fichiers de simulation LTSpice correspondant.

L’oscillateur 3RC est un classique pour l’étude des oscillateurs à boucle de réaction. Dans la série des mini-modules dédiés aux travaux pratiques des systèmes électroniques, je propose une version didactique prête à l’emploi permettant de réduire les erreurs de câblage dont le schéma et la photo sont données ci-dessous.

osc3RC_schema_photo

L’utilisation du jumper J1 permet de caractériser le montage en boucle ouverte afin de retrouver expérimentalement les conditions entraînant l’oscillation. Le choix laissé pour la résistance R2 permet de valider la condition d’amplification. Ce montage peut se mettre sous la forme du système bouclé comme l’indique le schéma suivant.

osc3RC_KH

Dans ces conditions l’application du critère de Barkhausen conduit aux équations suivantes :

osc3RC_equation

Afin de préparer et/ou retrouver les résultats expérimentaux je propose les fichiers de simulation LTSpice suivants :

La série continue avec un devoir dont le thème concerne la charge d’un condensateur et ses applications dans les oscillateurs astable ou à relaxation. Le corrigé du devoir n°2 est disponible ainsi que le fichier de simulation attendu. Le corrigé de ce devoir et un prochain devoir seront disponibles d’ici une dizaine de jours sur ce site.

img-Relaxation

Certains matériaux anisotropes (quartz, tourmaline,….) présentent la propriété de se polariser électriquement lorsqu’on les comprime : cet effet est appelé piézo-électrique. Cet effet est aussi réversible, c’est à dire qu’une lame (ou cristal) d’un tel matériau subi des déformations lorsque l’on applique un champ électrique. En fixant des électrodes de part et d’autre du cristal, on forme ainsi un résonateur mécanique. L’application d’une tension provoque une excitation mécanique qui entraîne un déplacement de charges et donc la création d’un courant. Ce dipôle peut être modélisé par le schéma équivalent suivant au voisinage de la fréquence de résonance du cristal :

modele_piezo

Dans le cadre des travaux pratiques du module SEI je propose de caractériser et d’utiliser un résonateur piezoélectrique à 455kHz dont une caractérisation à titre indicatif nous donne les paramètres suivants :

     Co=260.71pF      R=8.91Ω        L=7,286mH         C=17.76pF

En utilisant le schéma de simulation LTSpice suivant :  Caract_resonpiezo.asc il est possible de tracer le module et la phase de l’impédance du résonateur pour des fréquences variant entre 430kHz et 470kHz.IM3570

Afin de vérifier les résultats  précédents, on propose d’effectuer une mesure des caractéristiques réelles du résonateur piézoélectrique en utilisant un analyseur d’impédance HIOKI IM3560.

Une copie de l’écran permet d’obtenir le résultat suivant :

140909022225

Les points de mesures sont aussi disponibles dans un fichier : caracteristique_piezo.csv

Dans le cadre de l’étude des systèmes électroniques pour le traitement et la transmission de l’information (Module SEI) nous abordons cette semaine l’étude des oscillateurs bouclés avec les étudiants S3 DUT GE1. Vous trouverez donc ci-dessous un ensemble de fichiers de simulation LTSpice à compléter ou prêt à l’emploi afin de compléter votre travail. Les fichiers proposés nécessitent l’utilisation de la bibliothèque supplémentaire SP.lib

osc_bubba

osc2_AOP_mini