5
T.P. n° 6 : OSCILLATEURS QUASI SINUSOIDAUX I OSCILLATEUR QUASI SINUSOIDAL À RÉSISTANCE NÉGATIVE 1) Caractéristique d’une résistance négative Soit le circuit ci-dessous. Les A.O. sont alimentés symétriquement avec : V cc 15 V Un G.B.F. délivre un signal sinusoïdal v e . a) Étude théorique : Montrer que le dipôle ci-dessus (entouré en pointillés) est équivalent, entre ses deux bornes d’entrée, à une résistance négative R n , c’est-à-dire que : v e R n i e avec : R n R a R b R c

TP 6 OSCILLATEURS - psi2.nantes.free.frpsi2.nantes.free.fr/TP/ENONCES-ET-CORRIGES-TP/TP-ELECTRONIQ… · Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TP 6 OSCILLATEURS - psi2.nantes.free.frpsi2.nantes.free.fr/TP/ENONCES-ET-CORRIGES-TP/TP-ELECTRONIQ… · Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page

T.P. n° 6 : OSCILLATEURS QUASI SINUSOIDAUX

I – OSCILLATEUR QUASI SINUSOIDAL À RÉSISTANCE NÉGATIVE

1) Caractéristique d’une résistance négative

Soit le circuit ci-dessous.

Les A.O. sont alimentés symétriquement avec : Vcc 15 V

Un G.B.F. délivre un signal sinusoïdal ve .

a) Étude théorique :

Montrer que le dipôle ci-dessus (entouré en pointillés) est équivalent, entre ses deux bornes d’entrée, à une résistance négative Rn , c’est-à-dire que :

ve Rn ie avec : Rn Ra

RbRc

Page 2: TP 6 OSCILLATEURS - psi2.nantes.free.frpsi2.nantes.free.fr/TP/ENONCES-ET-CORRIGES-TP/TP-ELECTRONIQ… · Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page

Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page 2 Déterminer le rôle de l’A.O. 2 et des quatre résistances R’’ qui l’entourent.

Montrer que si l’oscilloscope est commuté en mode X Y, on observe le graphe de la caractéristique de la résistance négative Rn .

b) Manipulations :

Mettre l’oscilloscope en mode X Y et observer le graphe de la caractéristique de la résistance négative Rn . En déduire la valeur expérimentale de Rn .

Comparer cette valeur expérimentale à sa valeur théorique.

En augmentant l’amplitude du signal d’entrée délivré par le G.B.F., observer si la caractéristique de la résistance négative (c’est-à-dire le graphe donnant ie en fonction de ve ) est en S ou en N .

Ne pas rester longtemps avec une amplitude élevée du signal d’entrée délivré par le G. B. F. .

2) Oscillateur à résistance négative

Soit le circuit ci-dessous, la résistance négative Rn étant constituée par le montage précédent. La

bobine comporte 500 spires (bobine de type DMS, Leybold ou équivalent ).

a) Étude théorique :

Montrer que la tension vc aux bornes du condensateur C vérifie l’équation différentielle :

d 2 vc

d t 2

(r Rn )

L

d vc

d t

1

L Cvc 0

Déterminer une condition entre r et Rn pour qu’il y ait apparition d’oscillations sinusoïdales.

Page 3: TP 6 OSCILLATEURS - psi2.nantes.free.frpsi2.nantes.free.fr/TP/ENONCES-ET-CORRIGES-TP/TP-ELECTRONIQ… · Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page

Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page 3 Montrer que la fréquence f

0 des oscillations sinusoïdales qui apparaissent vaut :

f0

1

2 L C

b) Manipulations :

Faire varier la résistance Rc et observer à partir de quelle valeur de Rc il apparaît des oscillations.

En déduire la valeur de la résistance interne r de la bobine.

Mesurer cette résistance interne r avec un ohmmètre et la comparer à la valeur indiquée sur la bobine.

Mesurer la fréquence des oscillations sinusoïdales qui apparaissent.

En déduire la valeur de l’inductance L de la bobine et la comparer à la valeur indiquée sur la bobine.

II – OSCILLATEURS QUASI SINUSOIDAUX À RÉACTION

1) Oscillateur à pont de Wien

Soit le circuit ci-dessous, l’A.O. étant alimenté symétriquement avec : Vcc 15 V

a) Étude théorique :

Montrer que la fonction de transfert de la chaîne directe vaut :

F ( j ) 1 R2

R1

Montrer que la fonction de transfert de la chaîne de retour vaut :

G ’ ( j ) 1

3

3 j RC

1 3 j RC ( j RC )2

b) Manipulations :

Page 4: TP 6 OSCILLATEURS - psi2.nantes.free.frpsi2.nantes.free.fr/TP/ENONCES-ET-CORRIGES-TP/TP-ELECTRONIQ… · Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page

Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page 4 Faire varier le potentiomètre et mesurer la valeur de R2 à partir de laquelle il apparaît des oscillations.

Mesurer la fréquence f0 des oscillations.

Comparer aux valeurs théoriques : R2

R1 2 et f

0

1

2 RC

Portrait de phase :

On veut vérifier que la tension de sortie vs de la chaîne directe

est quasi-sinusoïdale. On va donc observer le diagramme de phase, c’est-à-dire le

graphe de

dvs

d t en fonction de vs .

On sait que ce graphe est une ellipse si le signal vs est sinusoïdal.

On ajoute le filtre dérivateur ci-contre en sortie de l’amplificateur non-inverseur.

Montrer que ce filtre est dérivateur pour un signal sinusoïdal ve

de pulsation si :

R ’C ’ 1

Cette inégalité est-elle vérifiée avec les valeurs numériques du montage.

Ajouter ce filtre dérivateur en sortie de l’amplificateur non-inverseur ; envoyer la tension vs en voie X de l’oscilloscope et la tension vs’ en voie Y . Mettre l’oscilloscope en mode X Y et observer.

L’ellipse est-elle déformée si on augmente la résistance R2 du potentiomètre ?

2) Oscillateur à réseau déphaseur R - C

Soit le circuit ci-dessous, les A.O. étant alimentés symétriquement avec : Vcc 15 V

Page 5: TP 6 OSCILLATEURS - psi2.nantes.free.frpsi2.nantes.free.fr/TP/ENONCES-ET-CORRIGES-TP/TP-ELECTRONIQ… · Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page

Lycée Clemenceau P.S.I. 2 TP n° 6 – Oscillateurs quasi-sinusoïdaux page 5

On peut montrer que, si R2

R1 29 , il y a des oscillations sinusoïdales de fréquence f

0 égale à :

f0

1

2 6 RC

Manipulations :

Faire varier le potentiomètre et observer à partir de quelle valeur de R2 R1 il apparaît des oscil-

lations.

Mesurer cette valeur de R2 R1 et la fréquence f0 des oscillations. Comparer aux valeurs théoriques.

On pourra éventuellement mettre un suiveur avant l’amplificateur inverseur car son impédance d’entrée n’est pas très grande.

Portrait de phase :

On veut vérifier que la tension de sortie vs de la chaîne directe

est quasi-sinusoïdale.

On ajoute le filtre dérivateur ci-contre en sortie de l’amplificateur inverseur.

Montrer que ce filtre est dérivateur pour un signal sinusoïdal ve

de pulsation si :

R ’C ’ 1

Cette inégalité est-elle vérifiée avec les valeurs numériques du montage.

Ajouter ce filtre dérivateur en sortie de l’amplificateur inverseur ; envoyer la tension vs en voie X de l’oscilloscope et la tension vs’ en voie Y . Mettre l’oscilloscope en mode X Y et observer.

L’ellipse est-elle déformée si on augmente la résistance R2 du potentiomètre ?