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Oscillateur à resistance négative
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Oscillateur quasi-sinusodal rsistance ngative
Oscillateur quasi-sinusodal rsistance ngative
1 Montage simulant une rsistance ngative:
1.1 Prsentation:
Lensemble {Eg+rg} reprsente le gnrateur,
qui sera ici une source interne la carte dacquisition,
et r un rsistor que lon placera en srie avec cette source:
on posera par la suite Rg=r+rg.
U et Ve sont des potentiels reprs par rapport la masse.
On montre quen rgime linaire, on a , et quen rgime de saturation haute (resp. basse) on a.
1.2 Stabilit:
Lamplificateur est modlis par un passe-bas dordre 1:, Vs tant le potentiel de la sortie.
En posant , on obtient: et donc .
Le montage propos est donc stable si .
1.3 Caractristique statique:
Nous allons tracer la courbe Ve(i) pour le montage ralis autour de lamplificateur oprationnel, en rgime statique, cest dire ici en faisant varier lentement Eg et en relevant les valeurs correspondantes de Ve et i.
Composants: R=10K(, Ro=1K( ou 2K( selon le montage test, r (rajout en srie avec la source) 1K( ou 2K( de mme, de faon se placer en conditions de stabilit du montage dans le rgime linaire.
Raliser le montage sur la plaquette fournie, en lalimentant avec le botier de la carte dacquisition et masse.
La source {Eg, rg} est prise entre la masse de lalimentation et la borne de sortie SA1 du botier de connexion de la carte dacquisition .
Paramtrage du logiciel Synchronie:
Paramtres: entres U est mis en EA0 (que lon rebaptise au passage) , Ve en EA1 (rebaptis aussi), Vs en EA2 (penser valider entre active.
courbes: Ve en fentre 1, Vs en 2. Fentre: mosaque prdfinie avec les fentres 1 et 2, sans feuille de calcul.
Feuille de calcul: crire la ligne qui permet dobtenir le courant i partir de la mesure de U et de Ve. On fera attention au signe, ainsi qu la valeur de la rsistance utilise. Ligne de code du type i=( a-b)/r o a et b sont des tensions enregistres
et r la valeur numrique de cette rsistance .
Acquisition: 200 500 points, dure totale 10s.
Sortie: SA1 de type Rampe, de 5V 5V, mode mission pendant acquisition. La sortie doit rester bloque la valeur finale. Cliquer sur le bouton en gris droite de cette fentre, et choisir une priode de dure 10s=10000ms.
Il ne reste plus qu faire une acquisition (touche F10).
* Visualiser la courbe Ve(i).
* Mesurer les pentes des trois domaines, et comparer aux valeurs thoriques (Traitement, modlisation etc.). Vrifier en traant Vs(Ve) par exemple, que les domaines de saturation sont bien les parties prvues de la courbe Ve(i).
* Superposer la courbe Ve(i) les valeurs de pentes, les diffrents domaines de fonctionnement (avec icne T de la barre des tches).
* Imprimer la courbe Ve(i).
* Permuter r et Ro. On se trouve alors dans le cas o le rgime linaire est instable. Compte tenu du temps caractristique du rseau (voir 1.2), le montage bascule trs rapidement en rgime de saturation. Effectuer lacquisition avec en SA1 une sortie de type dents de scie, sur une priode, entre 5V et 5V (valeurs retoucher ventuellement).
Justifier cette allure en superposant les allures des deux caractristiques, dune part et . (Il suffit de se demander o se trouve le point de fonctionnement au cours de la variation de Eg ).
2 Oscillateur quasi-sinusodal:
Dans le montage (2) , dbrancher la source SA1. Remplacer lensemble {Eg, rg, r} par lassociation srie L, C, r avec
L: bobine 500spires, soit environ 10mH C=1(F r=1K(.
Ro est remplac aussi par des boites AOIP en srie x1000, x100, x10, x1.
Le condensateur a une borne relie la masse.
Utiliser de prfrence des fils courts.
On utilise un oscilloscope pour contrler dans un premier temps lallure des tensions dsires.
2.1 Fonctionnement:
Exprience 1:
On observe tout d'abord la tension aux bornes du condensateur.
Choisir Ro =100(. Vrifier que la tension aux bornes du condensateur reste nulle.
Augmenter progressivement la rsistance Ro jusqu' apparition des oscillations. Affiner le rglage et noter la valeur obtenue.
Mesurer la frquence d'oscillation et en dduire la valeur du coefficient d'inductance L de la bobine.
Enregistrer la tension Ve(t), entre l'entre inverseuse et la masse, et Vs(t) avec la carte dacquisition. Quel phnomne est responsable de la stabilisation de lamplitude doscillation?
Exprience 2:Prendre maintenant une valeur de Ro trs suprieure celle donnant l'apparition des oscillations. On doit voir des dformations nettes des signaux observs. Enregistrer Ve(t) et i(t) et commenter les dformations obtenues. Imprimer ces 2 courbes sur une mme feuille.
Ve(t) est priodique de priode T. Sa valeur moyenne tant nulle, il peut scrire .
Effectuer lanalyse spectrale de Ve(t) (traitement, analyse de Fourier). Calculer le taux de distorsion harmonique dfini par pour Ve(t), en utilisant les 5 premires raies spectrales seulement.
2.2 Portait de phase:
On veut vrifier dune autre faon le caractre quasi-sinusodal de loscillateur. Rgler Ro une valeur donnant des oscillations quasi-sinusodales. Enregistrer Ve et U sur une priode. Effectuer le calcul du courant comme en 1.3.
* Dans la feuille de calcul, entrer les lignes de code(DERIV(a,b) drive a par rapport b, MAX(a) donne le maximum de a).
dVe=DERIV(Ve,T)
di=DERIV(i,T)
maxVe=MAX(Ve)
maxi=MAX(i)
maxdi=MAX(di)
maxdVe=MAX(dVe)
Venorm=Ve/maxVe (cette commande ramne le maximum la valeur 1, comme les 4 suivantes)inorm=i/maxi
dVenorm=dVe/maxdVe
dinorm=di/maxdi
Lancer le calcul en mettant le curseur en premire ligne et en cliquant sur F2.
* Tracer et imprimer sur une mme feuille dVenorm (Venorm), et dinorm(inorm). Comment contrler le caractre sinusodal ou pas des oscillations laide de ces courbes? Quel signal se rapproche le plus dun signal sinusodal?
Ve
-
+
R
R
Ro
i
(2)
rg
Eg
r
U
_1157989114.unknown
_1157990053.unknown
_1157992592.unknown
_1284823405.unknown
_1284824120.unknown
_1157992624.unknown
_1157991082.unknown
_1157990011.unknown
_1157987983.unknown
_1157988446.unknown
_1157987927.unknown
_1157727880.unknown