Oscillateur à déphasage RC
Les oscillateurs à déphasage RC utilisent un réseau de résistances et de condensateurs (RC) (Figure 1) pour fournir le déphasage nécessaire au signal de rétroaction. Ils offrent une excellente stabilité de fréquence et peuvent produire une onde sinusoïdale pure pour une large gamme de charges.
Idéalement, un simple réseau RC est censé avoir une sortie qui précède l'entrée de 90o.
Cependant, dans la réalité, la différence de phase sera inférieure à cela car le condensateur utilisé dans le circuit ne peut pas être idéal. Mathématiquement, l'angle de phase du réseau RC est exprimé par
Où, XC = 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 60o, comme le montre la Figure 2.
Ici, la résistance de collecteur RC limite le courant de collecteur du transistor, les résistances R1 et R (les plus proches du transistor) forment le réseau diviseur de tension tandis que la résistance d'émetteur RE améliore la stabilité. Ensuite, les condensateurs CE et Co sont respectivement le condensateur de court-circuit d'émetteur et le condensateur de découplage continu de sortie. De plus, le circuit montre également trois réseaux RC utilisés dans le chemin de rétroaction.
Cette disposition provoque un décalage de 180o de la forme d'onde de sortie lors de son parcours du terminal de sortie à la base du transistor. Ensuite, ce signal sera à nouveau décalé de 180o par le transistor dans le circuit, car la différence de phase entre l'entrée et la sortie sera de 180o dans le cas d'une configuration émetteur commun. Cela fait que la différence de phase nette est de 360o, 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 45o. On peut donc conclure que les oscillateurs à déphasage RC peuvent être conçus de nombreuses façons, 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 d'amplification (Figure 3). Néanmoins, le mode de fonctionnement reste le même, tout en notant que, ici, le déphasage requis de 360o est fourni collectivement par les réseaux de déphasage RC et l'amplificateur opérationnel fonctionnant en configuration inversée.
Il convient également de noter que la fréquence des oscillateurs à déphasage RC peut être modifiée en changeant soit les résistances, soit les condensateurs. Cependant, en général, les résistances sont maintenues constantes tandis que les condensateurs sont accordés en groupe. En comparant les oscillateurs à déphasage RC avec les oscillateurs LC, on peut constater 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 de la valeur calculée que dans le cas des oscillateurs LC. Néanmoins, ils sont utilisés comme oscillateurs locaux pour les récepteurs synchrones, les instruments musicaux et comme générateurs de basse et/ou audio-fréquence.
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