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Oscillateur Colpitts qui sature



  1. #1
    *Baby*

    Oscillateur Colpitts qui sature


    ------

    Salut,

    Je suis entrain d'essayer de faire tourner un Colpitts mais mon signal de sortie semble saturé.


    D'après vous par quel moyen puis-je améliorer mon montage afin d'avoir un sinus ou presque ?

    Les figure viennent d'ISIS mais j'obtiens 100% les mêmes résultats sur ma platine d'essai et mon oscilloscope.

    Merci d'avance.

    -----
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  2. Publicité
  3. #2
    Tropique

    Re : Oscillateur Colpitts qui sature

    Bonsoir,

    Tes résultats me semblent tout à fait cohérents.
    Un des problèmes est le rapport des impédances: à vue de nez, le rapport L/C est grand par rapport aux impédances du montage, ce qui réduit le Q effectif, et diminue l'effet de filtre passe-bande du circuit résonant.
    Il faudrait améliorer ce point, tout en permettant au réseau LC de travailler en adaptateur d'impédance. Cela implique des valeurs asymétriques de condensateurs.
    Autre problème, le gain disponible est trop élevé, et le sera encore plus si l'adaptation est correcte. Une solution est de tuer le gain, par une résistance d'émetteur p.ex., mais il y a encore un aspect à prendre en compte, et la résistance d'émetteur ne sera pas très compatible avec la solution.

    Le gain total n'est que modérément prévisible, et il vaut mieux avoir un mécanisme automatique de rattrapage des marges.
    En général, c'est le condensateur de liaison qui se charge via la jonction BE qui joue ce rôle, mais une forte résistance d'émetteur compromettrait cet effet d'AGC.
    Il vaut mieux une résistance d'émetteur minimale, et augmenter très fort l'asymétrie des condensateurs pour aller au-delà de l'adaptation optimale et générer une perte supplémentaire.

    J'espère que tu as compris l'essentiel, je vais te laisser ramer un peu en tenant compte de ce qui précède avant de proposer quelque chose: rien ne vaut l'expérimentation personnelle sur ce plan.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  4. #3
    Tropique

    Re : Oscillateur Colpitts qui sature

    Voici mis en pratique ce qui a été esquissé ci-dessus:

    On part de l'oscillateur original (V1).
    On commence par réduire la pseudo-impédance du réseau LC en multipliant les capacités par 10, et en divisant l'inductance du même rapport: on obtient V2.

    Il y a une amélioration, la forme d'onde est moins cataclysmique, mais il y a encore du chemin à faire.

    L'étape suivante est V3: on rend les valeurs du réseau asymétriques, pour le faire travailler en transformateur d'impédance: élevée sur le collecteur du transistor, faible sur sa base.
    Il y a un certain progrès, mais on se rend compte que la résistance de charge en DC de 470ohm amortit fortement le collecteur, réduisant le bénéfice de la manip.
    L'évolution est de réarranger les élements de polarisation pour les "masquer" en AC: V4.
    Le point de polarisation du transistor reste inchangé, mais le circuit LC n'est plus amorti, ce qui permet de gagner en amplitude et en qualité de forme d'onde.

    Problème, maintenant avec les impédances bien adaptées et l'absence d'amortissement, il y a un excès de gain énorme, qui se traduit par un "bottoming" caractérisé (aplatissement du bas).
    On peut essayer de réduire le gain par une résistance d'émetteur (V5), mais ce n'est pas très efficace: on réduit en même temps l'efficacité de l'AGC implicite: la charge de C18 par la jonction BE.

    Pour arriver à quelque chose d'acceptable, on peut mettre une résistance d'émetteur plus raisonnable, tout en augmentant la résistance de base, pour maximiser le rapport R15/R16, et donc l'efficacité du détecteur d'AGC.
    Simultanément, on réduit encore le niveau d'impédance, et on augmente le rapport de transformation: le résultat est V6, qui est à peu près optimal: amplitude de sortie de 2Valim càc, et forme d'onde sinus.

    Il y a une solution alternative pour éliminer le bottoming: celui-ci est causé par la conduction en direct de la jonction CB.
    Une méthode radicale d'éliminer cette conduction est d'insérer une diode, qui va permettre au circuit de travailler en "roue libre" pendant une partie du cycle.
    Cela donne V7, qui est montré avec la forme d'onde initiale pour donner l'échelle: l'amplitude est maintenant de 45V càc, et la forme d'onde est parfaitement sinusoidale.
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    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  5. #4
    *Baby*

    Re : Oscillateur Colpitts qui sature

    Si j'ai bien compris la meilleur solution est de augmenter le rapport C1/C2 ?

    Il est vrai que dans mes calcul, j'ai pour la condition d'amplitude :

    Beta>= C1/C2

    Dans mon cas Beta est beaucoup plus grand que C1/C2.

    Donc d'après moi je dois diminuer C2 et augmenter C1 ?
    C'est ça que tu voulais me dire ?

    Attention, sur mon schéma C1 et C2 sont inversés par rapport au notations "habituelles".

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Tropique

    Re : Oscillateur Colpitts qui sature

    Il n'y a pas de "meilleure solution": il y a tout un éventail de possibilités, dont certaines peuvent être combinées (et il y en a d'autres que celles que j'ai décrites, ici on reste à un niveau élémentaire).
    Je doute que la condition d'oscillation se résume à celle que tu indiques. Le beta doit être secondaire et n'intervenir qu'au second ordre.
    Si tu détailles tes calculs, on pourra examiner si ça tient la route.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  8. #6
    *Baby*

    Re : Oscillateur Colpitts qui sature

    Oui effectivement ce n'est pas aussi simple pour la condition d'amplitude, cela aurait état le cas avec une inductance de choc en série avec Rc.

    B >= (h11*C2*L+h11^2*C2^2*R2+R2*C1* L+R2^2*C1^2*h)/(R2^2*C1*h11*C2)

    En augmentant le condenseur de découplage à 100nF, j'arrive à ne pas saturer le haut de la sinusoïde, mais le bas reste toujours saturé.

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  10. #7
    Tropique

    Re : Oscillateur Colpitts qui sature

    Je ne vois pas ce que tu appelles le condensateur de découplage.

    A partir du montage 4, la configuration est équivalente à une inductance de choc en série avec Rc, mais la condition d'oscillation est remplie pour C1/C2<1400, càd beaucoup plus que le beta du transistor.
    Tu peux toujours exprimer mathématiquement la condition sous forme de dépendance de beta , mais cela n'a pas beaucoup de signification: ici par exemple, avec le 2N2222 qui a un beta de ~200, il faut un rapport C1/C2 de 1400, mais si tu mettais un transistor ayant un beta de 1000, le rapport deviendrait peut-être 1450. Ce n'est pas le paramètre déterminant.
    Ce qui a beaucoup plus d'importance, c'est la transconductance, qui est presque indépendante du transistor.
    Pour modifier la transconductance du transistor, il faut agir sur son courant d'émetteur.
    Si tu augmentes la résistance de base, à 1 mégohm p.ex., tu diminueras significativement le courant de fonctionnement et donc la transconductance.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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