Prepa HelpOscillateurs électroniques : cours, méthodes et exercices corrigés
Oscillateur quasi-sinusoïdal par bouclage d'un filtre et d'un amplificateur : condition d'auto-oscillation, démarrage par instabilité, stabilisation de l'amplitude par les non-linéarités ; oscillateur de relaxation associant un intégrateur et un comparateur à hystérésis : séquences, basculements, période ; spectres, simulation numérique et mise en œuvre expérimentale.
- 6méthodes
- 27exercices corrigés
- 6problèmes
- 16pièges
- 35figures
Ce que tu sauras faire
Une horloge à quartz, un émetteur radio, un générateur de signaux, le clignotant d'une voiture : tous contiennent un oscillateur, un circuit qui produit de lui-même un signal périodique à partir d'une alimentation continue, sans signal d'entrée. Il en existe deux grandes familles : les oscillateurs quasi-sinusoïdaux, qui entretiennent une oscillation propre à un filtre sélectif, et les oscillateurs de relaxation, qui basculent périodiquement entre deux états. À la fin, tu dois savoir :
- écrire les conditions de gain et de fréquence d'auto-oscillation d'un système bouclé ;
- établir l'équation différentielle d'un oscillateur et en déduire la condition de démarrage ;
- expliquer le rôle des non-linéarités dans la stabilisation de l'amplitude ;
- décrire le fonctionnement d'un oscillateur de relaxation et calculer sa période ;
- relier la forme des signaux produits à leur spectre, et simuler un oscillateur ;
- mettre en œuvre un oscillateur en travaux pratiques : démarrage, mesure de fréquence, analyse spectrale.
Plan du cours
- 1. L'oscillateur quasi-sinusoïdal
- 2. L'oscillateur de relaxation
- 3. Simulation numérique
- 4. Mise en œuvre expérimentale
Les méthodes du chapitre
Chaque méthode est une fiche : quand l'utiliser, le rappel de cours, les étapes, la rédaction attendue sur la copie, un exemple traité, les erreurs à éviter.
- Écrire les conditions d'auto-oscillation
- Établir l'équation différentielle et la condition de démarrage
- Analyser la stabilisation de l'amplitude
- Étudier un oscillateur de relaxation
- Simuler un oscillateur
- Mettre en œuvre un oscillateur et analyser son spectre
Les exercices corrigés
Chaque exercice a ses indications, sa correction rédigée et ce qu'il faut en retenir.
Application directe (8)
- Oscillateur à pont de Wien
- Conditions d'auto-oscillation
- Période d'un oscillateur de relaxation
- Spectres du carré et du triangle
- Trois valeurs du gain
- Choisir les composants d'un oscillateur
- Régler une acquisition et lire un spectre
- Exploiter l'oscillogramme d'un multivibrateur
Entraînement (15)
- Oscillateur à circuit RLC
- Temps de démarrage
- Stabiliser l'amplitude avec une lampe
- Pourquoi des harmoniques impaires
- Régler un oscillateur de relaxation
- Oscillateur à un seul ALI
- Simuler un oscillateur de relaxation
- Exploiter la simulation de l'oscillateur de Wien
- Fréquence mesurée en fonction du gain
- Oscillateur à résistance négative
- Oscillateur de Hartley à partir d'un diagramme de Bode
- Oscillateur de Colpitts
- Oscillateur à quatre cellules
- Taux de distorsion d'un carré et d'un triangle
- Générateur à rapport cyclique réglable
Approfondissement (4)
- Vitesse de balayage et oscillateur de relaxation
- Oscillateur à déphasage
- Oscillateur de Wien stabilisé par une thermistance
- Une variante du pont de Wien
Les problèmes de concours
Des extraits de sujets réels, corrigés en entier, avec la durée conseillée et les méthodes mobilisées.
- Deux oscillateurs en électronique
- Simulations d'un oscillateur à pont de Wien
- Contrôle automatique du gain d'un oscillateur de Wien
- Oscillateur à circuit bouchon et stabilité de la fréquence
- Simulation d'un oscillateur à lampe à gaz
- Oscillateur commandé en tension
Comment y accéder
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