Oscillateur à déphasage RC

Oscillateur à déphasage RC

Un oscillateur à déphasage RC est défini comme un circuit électronique qui utilise des réseaux de résistances-capacités (RC) pour produire un signal de sortie oscillant constant.

Les oscillateurs à déphasage RC utilisent un réseau de résistances-capacités (RC) (Figure 1) pour fournir le déphasage nécessaire au signal de retour. Ils offrent une excellente stabilité de fréquence et peuvent générer une onde sinusoïdale pure pour une large gamme de charges.

Idéalement, un simple réseau RC devrait avoir une sortie qui précède l'entrée de 90°.

En pratique, la différence de phase est souvent inférieure à l'idéal en raison du comportement non idéal des condensateurs. L'angle de phase du réseau RC est exprimé mathématiquement par

Où, X C = 1/(2πfC) est la réactance du condensateur C et R est la résistance. Dans les oscillateurs, ces types de réseaux de déphasage RC, chacun offrant un déphasage défini, peuvent être en cascade afin de satisfaire la condition de déphasage imposée par le critère de Barkhausen.

Un tel exemple est le cas où un oscillateur à déphasage RC est formé en en cascade trois réseaux de déphasage RC, chacun offrant un déphasage de 60°, comme le montre la Figure 2.

Ici, la résistance collectrice RC limite le courant collecteur du transistor, les résistances R 1 et R (les plus proches du transistor) forment le réseau diviseur de tension tandis que la résistance émettrice RE améliore la stabilité. Ensuite, les condensateurs CE et Co sont respectivement le condensateur de by-pass de l'émetteur et le condensateur de découplage continu de sortie. De plus, le circuit montre également trois réseaux RC utilisés dans le chemin de retour.

Cette disposition cause un déphasage de 180° du signal de sortie lors de son parcours de la borne de sortie à la base du transistor. Ensuite, ce signal sera à nouveau déphasé de 180° par le transistor dans le circuit, car la différence de phase entre l'entrée et la sortie sera de 180° dans le cas d'une configuration émetteur commun. Cela fait que la différence de phase nette est de 360°, satisfaisant ainsi la condition de différence de phase.

Une autre façon de satisfaire la condition de différence de phase est d'utiliser quatre réseaux RC, chacun offrant un déphasage de 45°. On peut donc conclure que les oscillateurs à déphasage RC peuvent être conçus de nombreuses manières, car le nombre de réseaux RC n'est pas fixe. Cependant, il convient de noter que, bien qu'une augmentation du nombre d'étages augmente la stabilité de fréquence du circuit, elle affecte également négativement la fréquence de sortie de l'oscillateur en raison de l'effet de charge.

L'expression généralisée de la fréquence des oscillations produites par un oscillateur à déphasage RC est donnée par

Où, N est le nombre d'étages RC formés par les résistances R et les condensateurs C.

De plus, comme c'est le cas pour la plupart des types d'oscillateurs, même les oscillateurs à déphasage RC peuvent être conçus en utilisant un amplificateur opérationnel (OpAmp) comme partie de la section amplificatrice (Figure 3). Néanmoins, le mode de fonctionnement reste le même, tout en notant que, ici, le déphasage requis de 360° est fourni collectivement par les réseaux de déphasage RC et l'Op-Amp fonctionnant en configuration inversée.

La fréquence des oscillateurs à déphasage RC peut être ajustée en modifiant les condensateurs, généralement par un réglage en tandem, tandis que les résistances restent généralement fixes. En comparant les oscillateurs à déphasage RC avec les oscillateurs LC, on peut noter que les premiers utilisent plus de composants de circuit que les seconds.

Ainsi, la fréquence de sortie produite par les oscillateurs RC peut varier beaucoup plus par rapport à la valeur calculée que dans le cas des oscillateurs LC. Néanmoins, ils sont utilisés comme oscillateurs locaux pour les récepteurs synchrones, les instruments de musique et comme générateurs de basse et/ou de fréquences audio.