Electronique : Oscillateur à pont de wien

21 avril 2020 rdorigny 0 commentaires

En électronique, beaucoup de choses sont basées autour des oscillateurs. C'est pourquoi, il est utile de comprendre leurs fonctionnements. Voici dans cet article, la présentation de l'oscillateur à pont de Wien. C'est un oscillateur sinusoïdale très connu.

Après un peu de théorie, je vous montrerai comment le réaliser assez facilement.



1) La théorie

Le schéma de principe de l'oscillateur est représenté ci-dessous. On retrouve un amplificateur opérationnel avec une boucle de rétroaction en amplification sur V- ce qui laisse à penser que l'on est en mode linéaire.

Le diviseur de tension formé par R1 et R2:


La maille R et C du haut :


Et si on considère les courants de la branche en parallèle :


En combinant :


On reconnait une équation différentielle du second ordre. Or on connait la solution pour ce type d'équation :


Pour cela, il est nécessaire que :


Donc le signal Vs(t)=Acos(wt)+B avec w=1/RC si R2=2R1.Il s'agit de la caractéristique principal de l'oscillateur à pont de Wien.

2) En pratique

Le premier schéma que je vous propose est :

Ce qui donne le montage ci-dessous. Attention, il est nécessaire d’utiliser une alimentation symétrique pour alimenter l'AOP. J'ai utilisé dans mon cas du ±15V.


La résistance variable permet d'ajuster précisément le point de résonance le plus haut tel que R2=2R1.
On observe que la fréquence du signal est de 7.81Khz. En théorie, la fréquence est de f=1/2πRC=7.957khz ce qui assez proche. La difficulté avec ce schéma est son manque de stabilité. Pour résoudre ce problème la solution consiste à utiliser une petite ampoule ou luciole comme résistance en remplacement de R1. L'ampoule agit comme une résistance, et a comme caractéristique de varier avec l’intensité du courant qui la traverse. Plus le courant est fort, plus sa résistance augmente. Or le gain du montage est tel que G=1+R2/R1, donc si le courant augmente, le gain diminue ce qui fait diminuer le courant. Et vice versa. On a ici une régulation par la résistance de l'ampoule qui stabilise le gain et donc le courant/tension.


Pour l'ampoule, j'ai utilisé ce modèle ci.


Le signal est alors très facilement stabilisé et super propre.


Conclusion

Voila pour cet oscillateur sinusoïdale somme toute assez facile à réaliser. En revanche, il assez délicat de stabiliser l'amplificateur sur un gain de 3. Vous pouvez utiliser une luciole pour vous aider.

Pour aller plus loin, voici une vidéo sur le sujet :












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