Oscillateurs sinusoïdaux - Concepts de base

Un amplificateur avec rétroaction positive produit sa sortie pour être en phase avec l'entrée et augmente la force du signal. La rétroaction positive est également appeléedegenerative feedback ou direct feedback. Ce type de rétroaction fait un amplificateur de rétroaction, un oscillateur.

L'utilisation d'une rétroaction positive se traduit par un amplificateur de rétroaction ayant un gain en boucle fermée supérieur au gain en boucle ouverte. Il en résulteinstabilityet fonctionne comme un circuit oscillatoire. Un circuit oscillatoire fournit un signal de sortie amplifié variant constamment de toute fréquence souhaitée.

Le circuit oscillatoire

Un circuit oscillatoire produit des oscillations électriques d'une fréquence souhaitée. Ils sont également connus commetank circuits.

Un circuit réservoir simple comprend une inductance L et un condensateur C qui déterminent ensemble la fréquence d'oscillation du circuit.

Pour comprendre le concept de circuit oscillatoire, considérons le circuit suivant. Le condensateur de ce circuit est déjà chargé à l'aide d'une source CC. Dans cette situation, la plaque supérieure du condensateur a un excès d'électrons alors que la plaque inférieure a un déficit d'électrons. Le condensateur contient de l'énergie électrostatique et il y a une tension aux bornes du condensateur.

Lorsque l'interrupteur Sest fermé, le condensateur se décharge et le courant circule dans l'inductance. En raison de l'effet inductif, le courant s'accumule lentement vers une valeur maximale. Une fois que le condensateur se décharge complètement, le champ magnétique autour de la bobine est maximal.

Maintenant, passons à l'étape suivante. Une fois que le condensateur est complètement déchargé, le champ magnétique commence à s'effondrer et produit un contre-EMF selon la loi de Lenz. Le condensateur est maintenant chargé avec une charge positive sur la plaque supérieure et une charge négative sur la plaque inférieure.

Une fois que le condensateur est complètement chargé, il commence à se décharger pour créer un champ magnétique autour de la bobine, comme indiqué dans le schéma de circuit suivant.

Cette poursuite de la charge et de la décharge se traduit par un mouvement alternatif d'électrons ou d'un oscillatory current. L'échange d'énergie entre L et C produit en continuoscillations.

Dans un circuit idéal, où il n'y a pas de pertes, les oscillations se poursuivraient indéfiniment. Dans un circuit de réservoir pratique, il se produit des pertes telles queresistive et radiation losses dans la bobine et dielectric lossesdans le condensateur. Ces pertes se traduisent par des oscillations amorties.

Fréquence des oscillations

La fréquence des oscillations produites par le circuit réservoir est déterminée par les composants du circuit réservoir, the L et the C. La fréquence réelle des oscillations est laresonant frequency (ou fréquence propre) du circuit de réservoir qui est donnée par

$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

Capacité du condensateur

La fréquence d'oscillation f o est inversement proportionnelle à la racine carrée de la capacité d'un condensateur. Ainsi, si la valeur du condensateur utilisé est grande, les périodes de temps de charge et de décharge seront importantes. Par conséquent, la fréquence sera plus basse.

Mathématiquement, la fréquence,

$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {C} $$

Auto-inductance de la bobine

La fréquence de l'oscillation f o est proportionnelle à la racine carrée de l'auto-inductance de la bobine. Si la valeur de l'inductance est grande, l'opposition au changement de flux de courant est plus grande et, par conséquent, le temps nécessaire pour terminer chaque cycle sera plus long, ce qui signifie que la période de temps sera plus longue et la fréquence sera inférieure.

Mathématiquement, la fréquence,

$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {L} $$

Combinant les deux équations ci-dessus,

$$ f_o \ propto \ frac {1} {\ sqrt {LC}} $$

$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

L'équation ci-dessus, bien qu'indique la fréquence de sortie, correspond à la natural frequency ou resonance frequency du circuit de réservoir.