Bonjour,
J'ai bien compris la modélisation mathématique d'un oscillateur de Wien (conditions d'oscillation ...) mais sur le plan physique, je ne vois pas ce qui se passe.
J'ai compris que le filtre passe-bande de Wien coupe la fréquence 0 empechant ainsi l'établissement d'un état stable saturé permanent.
Après, je ne comprend pas trop pourquoi un tel système produit des oscillations : pourquoi utilise-t-on un filtre passe-bande par exemple ?
Merci.
Bonjour.
Le principe de base de cet oscillateur est une contreréaction positive. Mais le pont de Wien ne donne une sortie en phase avec l'entrée que pour la "bonne" fréquence. Donc il ne peut osciller qu'à cette fréquence, à condition que le gain de boucle soit égal à 1: 3 pour l'ampli et 1/3 pour le pont de Wien.
Si le gain de boucle est plus petit les oscillations (s'il y en avait) s'amortiraient toutes seules. Si le gain est plus grand que 1, l'amplitude des oscillations augmente jusqu'à ce que l'amplificateur écrête et que le gain de boucle pour la bonne composante soit égal à 1. Il s'agit de la composante sinusoïdale de la patate (une sinusoïde écrêtée) qu'il sort.
La société Hewlet-Packard (maintenant Agilent) est née de l'invention d'un système de stabilisation du gain pour avoir exactement pile poil 1 de gain de boucle. C'était le filament d'une ampoule placé dans la cathode d'un des tubes de l'ampli. Cela permettait d'avoir ainsi une belle sinusoïde et non une patate en sortie.
Au revoir.
Je ne comprends plus la physique à partir de : "si le gain est plus grand que 1, l'amplitude augmente " ... la ok
Mais pourquoi y a-t-il basculement à un moment qui fait que l'amplitude recommence à diminuer ? Puisque qu'on a toujours G légèrement sup à 1 ?
Utilise-t-on la fonction passe-bande du filtre ou bien c'est juste sa fonction de transfert qui va bien pour faire un oscillateur ?
Et j'avais une autre question : comment faut-il comprendre la phrase "La non-linéarité des dipôles va limiter l'amplitude des oscillations produites" ?
Re.
Vous utilisez des amplificateurs réels. Un amplificateur alimenté entre -15 et +15 V, ne peut sortir des signaux plus grands que 30 V crête à crête. Si son gain est 5 que vous lui mettez 8 V c-à-c en entrée, il voudrait bien sortir du 40 V càc mais il ne le peut pas. Arrivée à +15 ou à -15 et sature. Si vous lui avez mis une sinusoïde, il vous sortira une sinusoïde écrêtée.
Avez-vous compris comment fonctionne un oscillateur? Ce qu'est la contreréaction positive?
Un ampli sort un signal et ce signal (ou une partie) lui est réinjectée en entrée. Pour que l'oscillation se produise il fait que le signal introduit produise un signal de sortie qui produise un signal réintroduit au mois aussi grand que le premier.
Et non. La bande passante on s'en fout. Ce qui est important est que la phase soit la bonne. On peut faire un oscillateur avec trois passe bas (ou passe haut) en cascade pour avoir un déphasage de 180° et un amplificateur inverseur. Le montage oscille à la fréquence où le déphasage est le bon... à condition que le gain soit aussi le bon.
La phrase "La non-linéarité des dipôles va limiter l'amplitude des oscillations produites" veut dire ce que je vous ai expliqué dans le post précédent (écrêtage, patate, etc.).
A+
Tout ce qui est conditions d'oscillation j'ai bien compris (F(p)*G(p) = 1 ...)
Pour moi sur le plan physique : les fluctuations thermiques produisent des microtensions qui vont etre amplifiées jusqu'à Vsat selon une loi exponentielle car l'oscillateur a une fonction de transfert qui s'avère instable (il y a des pôles à parties réelles positives).
L'AO ne peut rester bloqué sur Vsat car il n'y a pas d'état stable dans le régime non linéaire à cause du passe-bande qui coupe la fréquence nulle.
Ce que je ne comprends toujours pas, c'est pourquoi sur le plan physique il y a basculement une fois qu'on a atteint Vsat ainsi et production d'oscillations.
Désolé d'insister, mais je ne suis électronicien de formation.
Autre chose : le caractère quasi-sinusoidal avec Wien vient du fait que le passe-bande a un facteur de qualité très médiocre ?
Re.
Oui, l'oscillateur ne reste pas bloqué en continu car il n'y a pas de réaction positive en continu.
Au lieu de regarder les pôles (qui sont très utiles par ailleurs) regardez le montage et la contreréaction. L'électronique n'est pas des formules! Avec des formules vous ne comprendrez jamais rien. C'est la compréhension qui permet d'écrire des formules.
Pour comprendre un oscillateur, pensez à l'effet Larsen: une salle avec une sono et un microphone et un control de volume. Réfléchissez à ce qui arrive quand on augmente de control de volume.
Il n'y a pas de basculement quand on atteint Vsat. À Vsat c'est l'écrêtage qui commence. Mais les oscillations ont commencée bien avant.
Le caractère sinusoïdal de ce type d'oscillateur vient du fait que ce n'est que pour une seule fréquence que le déphasage est le bon.
A+
Bonjour,Envoyé par teslamaitre
pour ne pas dire de phrases qui peuvent induire en erreur, c'est le bruit blanc qui fait démarrer un oscillateur (une chose assez drôle à faire est de simuler un oscillateur avec spice sans source de bruit : ça ne démarre jamais...).
En réalité, l'oscillateur à pont de Wien a un filtre qui a un mauvais coefficient de qualité (constant d'ailleurs) qui fait de cet oscillateur un dispositif qui a énormément de bruit de phase, donc présence d'harmoniques et donc oscillateur quasi sinusoïdal.
Un oscillateur pur a des pôles qui poussent le système au point exact d'instabilité : c'est en réalité impossible à atteindre. Un bonne méthode (la plus rigoureuse) pour comprendre un oscillateur, consiste à bien observer que les pôles sont à partie réelles positives (au sens strict), et à refaire le calcul sur le critère de barkhausen en prenant le gain équivalent au premier harmonique de l'amplificateur (donc en considérant ses non-linarités). C'est très fastidieux, mais il n'y a rien de plus "propre".
bonne journée
D'accord on doit avoir un gain de 1 et un déphasage de n x2 pi pour que les oscillations soient entretenues.
Donc si j'ai bien compris, à l'origine, l'AO amplifie en théorie toutes les composantes du bruit blanc, et le passe-bande filtre, ne garde que f0 a peu près et la réinjecte dans l'ampli, c'est ca ?
En fait, mon PB, je crois c'est à la toute origine ... il faut voir le bruit blanc comme une superposition continue de signaux électriques harmoniques de faible amplitude ? Et le système ne garde que f0 ?
Les autres signaux sont détruits par superpositions aléatoires successives de phase ?
Un bruit blanc (de manière très théorique sur un temps d'observation infini) a un spectre qui est une constante. Donc ramené en entrée de l'amplificateur on obtient à sa sortie un spectre constant amplifié, puis filtré et ré-injecté par la boucle (donc filtré), par contre le filtre étant mauvais, il y a autre chose que f0 qui est ré-injecté. Par contre le critère de Barkhausen n'est satisfait que pour f0 (tout du moins en théorie, là encore).
En réalité, le critère de Barkhausen est divisé en deux :
- avec le gain de l'amplificateur et le filtre on obtient les conditions de démarage (gain minimal de l'amplificateur et fréquence de mise en oscillation)
- avec le gain équivalent au premier harmonique et le filtre on obtient les condition d'entretien et d'oscillation (amplitude d'oscillation et fréquence d'oscillation)
Une fois l'oscillation établie, le bruit blanc existe toujours (les composants sont toujours imparfaits), mais négligeable devant l'amplitude de l'oscillation (et si la mesure se fait derrière le filtre, on obtient plus de bruit blanc parce qu'il est filtré mais c'est accessoire).
bonne soirée
Re.
Oui. On peut espérer du bruit plus ou moins blanc. Mais n'importe quel signal qui perturbe l'équilibre instable et comporte un peu de composante à la bonne fréquence initiera l'oscillation... à condition que le gain soit plus grand que 1.
Et c'est là le problème dans la réalité. Si le gain est plus grand que 1, l'amplificateur finira par se "cogner la tête au plafond" et s'il est plus petit, il ne démarrera pas.
Et c'est ça l'astuce de Packard (ou c'était Hewlet ?): asservir le gain pour qu'il devienne 1 juste quand l'amplitude est la bonne. Le tout en restant linéaire. Cela permettait d'obtenir des belles sinusoïdes avec très peu de distorsion (d'harmoniques).
Les autres signaux s'amortissent et disparaissent car, pour eux, le gain de boucle est inférieur à 1.
A+
