Oscillateurs LC.
L’oscillateur LC est un type d’oscillateur où un circuit réservoir LC (inducteur-condensateur) est utilisé pour donner la rétroaction positive nécessaire au maintien des oscillations. Le circuit réservoir LC est également appelé circuit résonnant LC ou circuit accordé LC. Selon le critère de Barkhausen pour les oscillations entretenues, un circuit n’entretient des oscillations stables que pour des fréquences auxquelles le gain de boucle du système est égal ou supérieur à 1 et le déphasage entre l’entrée et la sortie est égal à 0 ou à un multiple entier de 2π. Les oscillateurs LC peuvent être réalisés à l’aide de BJT, FET, MOSFET, opamp, etc. Les applications typiques des oscillateurs LC comprennent les générateurs de signaux RF, les mélangeurs de fréquence, les tuners, les générateurs d’ondes sinusoïdales, les modulateurs RF, etc. Avant d’entrer dans les oscillateurs LC en détail, jetons un coup d’œil au circuit réservoir LC.
Circuit réservoir LC.
Bien que le circuit réservoir original signifie un condensateur et une inductance connectés en parallèle, le commutateur et une source de tension sont inclus dans le circuit pour faciliter l’explication. Initialement, l’interrupteur S est supposé être en position 1. Le condensateur sera chargé à une tension V qui est la source de tension. Supposons que l’interrupteur soit déplacé en position 2 comme le montre la figure ci-dessous.
Le condensateur C va commencer à se décharger à travers l’inducteur L. La tension à travers le condensateur va commencer à diminuer et le courant à travers l’inducteur commence à augmenter. L’augmentation du courant crée un champ électromagnétique autour de la bobine et lorsque le condensateur est entièrement déchargé, l’énergie électrostatique stockée dans le condensateur est entièrement transférée dans la bobine sous forme de champ électromagnétique. Comme il n’y a plus d’énergie dans le condensateur pour maintenir le courant à travers la bobine, le champ autour de la bobine commence à diminuer et le courant à travers la bobine tend à diminuer. En raison de l’induction électromagnétique, l’inducteur va générer une force contre-électromotrice égale à L(di/dt) afin de s’opposer au changement de courant. Cette force contre-électromotrice va recommencer à charger le condensateur.
Lorsque le condensateur est complètement chargé , l’énergie autrefois stockée dans l’inducteur sous forme de champ électro-magnétique va être déplacée vers le condensateur sous forme de champ électrostatique. Ensuite, le condensateur recommence à se décharger et le cycle se répète. Ce transfert cyclique de l’énergie entre le condensateur et l’inducteur est la raison derrière la production d’oscillations dans le circuit du réservoir.
Si un condensateur et un inducteur idéaux sont utilisés, ces oscillations se maintiendront jusqu’à la fin du temps. Mais dans le cas pratique, l’inducteur aura une certaine résistance ohmique et le condensateur aura une certaine quantité de fuites. Ces imperfections gaspillent une certaine quantité d’énergie entre les cycles, ce qui entraîne une perte d’amplitude progressive et, finalement, l’extinction des oscillations. Cette diminution graduelle de l’amplitude qui tend à la mort d’une oscillation est appelée amortissement. Les oscillations produites dans un circuit réservoir LC amorti ressembleront à ce que montre la figure ci-dessous.
Dans un oscillateur LC pratique, en plus du critère de Barkahusen, il doit y avoir un moyen de compenser l’énergie perdue dans le circuit réservoir. L’application d’éléments actifs tels que BJT, FET, opamp etc dans l’oscillateur LC est un moyen de répondre à toutes ces exigences. L’élément actif dans un circuit oscillateur LC a trois emplois essentiels.
- Donner le gain nécessaire.
- Aider à atteindre les conditions de rétroaction positive requises.
- Compenser l’énergie perdue dans le circuit réservoir.
Oscillateurs LC et types.
Oscillateur à collecteur accordé.
On peut dire que l’oscillateur à collecteur accordé est le type de base des oscillateurs LC. Ici, un transformateur et un condensateur connectés en parallèle à travers le circuit collecteur de l’oscillateur. Le primaire du transformateur et le condensateur forment le circuit réservoir essentiel. Le secondaire du transformateur renvoie une fraction des oscillations produites dans le circuit bouchon à la base du transistor. Le schéma d’un oscillateur à collecteur accordé typique est représenté sur la figure ci-dessous.
Oscillateur à base accordée.
L’oscillateur à base accordée est une sorte d’oscillateur à transistor LC où le circuit accordé est placé entre la base et la masse du transistor. La bobine primaire d’un transformateur et un condensateur forment le circuit accordé. La bobine secondaire du transformateur est utilisée pour la rétroaction. Le schéma d’un oscillateur à base accordée est donné dans la figure ci-dessous.
Oscillateur de Hartley.
Ocillateur Colpitts.
Ocillateur Clapp.
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