VI – Oscillateur à pont de Wien I – Eléments constitutifs

TP : A – Electronique
VI – Oscillateur à pont de Wien
Sciences Physiques : PSI
VI – Oscillateur à pont de Wien
I – Eléments constitutifs
I-1) Amplificateur à ALI
- Réaliser un amplificateur non inverseur à ALI en prenant R 1 = 10 k et une boîte à décades de
résistances réglée sur 10 k pour R2.
-
-
Déterminer et mettre en œuvre un protocole expérimental permettant de déterminer les
caractéristiques suivantes du montage :
o Sa caractéristique statique Vsa= f (Vea) (on note A son gain dans le domaine linéaire)
o Sa bande passante
Mesurer le gain expérimental du montage puis le comparer au gain théorique :
 Ne pas démonter le montage
I-2) Filtre passe-bande de Wien
a) Document 1 : Rappel sur le filtre de Wien
Un « filtre passe-bande de Wien » est réalisé dans la boîte à filtre en sortie S3.
La fonction de transfert de ce filtre est :
un gain maximal de
-
avec : un facteur de qualité
et une pulsation de résonance
b) Grandeurs caractéristiques du filtre S3
Déterminer et mettre en œuvre un protocole expérimental permettant de déterminer les
caractéristiques H0,
et Q du filtre de Wien. On utilisera un signal sinusoïdal généré par le GBF.
Comparer les résultats obtenus avec les valeurs théoriques sachant que R = 10 k et C=22 nF.
II - Oscillateur à pont de Wien
II-1) Démarrage des oscillations
a) Condition d’oscillation sur R 2
- Mettre en parallèle les deux montages précédents pour
réaliser un oscillateur.
 Il n’y a plus besoin de GBF, cela oscille tout seul !
-
Visualiser les tensions Vea et Vsa à l’oscilloscope.
Augmenter progressivement R2 à partir de 10 k
jusqu’à l’apparition des oscillations pour la valeur R 2min.
Noter cette valeur seuil.
Laurent Pietri
~1~
Lycée Henri Loritz - Nancy
TP : A – Electronique
VI – Oscillateur à pont de Wien
Sciences Physiques : PSI
 Quelle est la forme des oscillations délivrées par ce montage ?
- Mesurer leur fréquence et comparer la, à la fréquence de résonance f 0 du filtre de Wien.
 Calculer la valeur théorique R2min d’apparition des oscillations à l’aide du document 3. Comparer à la
valeur expérimentale obtenue.
b) Document 3 : Démarrage des oscillations
- Equation différentielle :
On peut montrer que le circuit est géré par l’équation différentielle suivante :
-
Critère de Barkhausen :
Ce critère définit la condition d'oscillation d'un oscillateur sinusoïdal et détermine sa fréquence
d'oscillation. Soient
le gain de l'amplificateur, et
la fonction de transfert du filtre.
D’après le schéma si on veut récupérer :
, on a
d’où :
.
II-2) Enrichissement spectral
A l’aide de l’oscilloscope numérique on va effectuer une analyse spectrale du signal
.
- Visualiser le spectre du signal
pour les valeurs de
et
puis mesurer l’amplitude des
4 premiers harmoniques.
Calculer le taux de distorsion harmonique
pour ces deux valeurs. Commenter
THD
 Comment est modifiée la fréquence du fondamental lorsqu’on augmente
qualifier le fonctionnement de l’amplificateur inverseur dans cette situation ?
Comment doit on
Document 3 : Le taux de distorsion harmonique (abrégé THD, total harmonic distortion en anglais)
Le THD est un indicateur de la qualité du traitement du signal dans un appareil. Il s’exprime en
pourcentage. Le taux de distorsion harmonique est une mesure de la linéarité du traitement du signal
effectuée en comparant le signal en sortie d’un appareil à un signal d’entrée parfaitement sinusoïdal. La
non-linéarité du système déforme cette sinusoïde. Le signal de sortie reste un phénomène périodique. Un
signal phénomène périodique peut s’analyser en une somme de sinusoïdes de fréquences multiples de
celle donnant la période, appelée fréquence fondamentale. Chacune de ces sinusoïdes est un harmonique
de rang égal au quotient de sa fréquence par la fréquence fondamentale. Le taux de distorsion harmonique
est le rapport des valeurs efficaces entre la fréquence fondamentale et les autres. Le taux de distorsion
harmonique d’un système varie avec le niveau et avec la fréquence du signal d’essai. Ces paramètres de la
mesure doivent être spécifiés dans les procédures et les comptes-rendus.
Laurent Pietri
~2~
Lycée Henri Loritz - Nancy