Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
O

oscillateur

Système physique entretenant un mouvement périodique.



Introduction

Tout oscillateur doit, pour entretenir des oscillations, être alimenté par une source d’énergie libérant périodiquement l’énergie nécessaire à la compensation des pertes diverses dont l’oscillateur est le siège (frottement, effet Joule, hystérésis). Les oscillateurs peuvent être mécaniques, hydrauliques, électriques, électroniques et même biologiques. Le fonctionnement des oscillateurs électroniques est fondé sur le fuit qu’un amplificateur devient générateur d’oscillations entretenues lorsqu’une fraction de l’énergie disponible à la sortie est renvoyée à l’entrée, la condition d’entretien des oscillations étant une relation de phase correcte entre la tension d’entrée de l’amplificateur et la tension de sortie. Les amplificateurs électroniques comportant soit des tubes, soit des transistors, il existe des oscillateurs à tubes et des oscillateurs à transistors dont le principe général de base est le même. On peut distinguer les oscillateurs harmoniques, fournissant des oscillations sinusoïdales, et les oscillateurs à relaxation, créant des oscillations non sinusoïdales, de formes quelconques : tension rectangulaire, symétrique ou non, tension en dents de scie, tension périodique à croissance ou décroissance exponentielles, etc.


Oscillateurs harmoniques

Divers principes de montage peuvent être utilisés, mais tous sont fondés sur le report, dans le sens convenable, à l’entrée de l’amplificateur, d’une fraction de la tension de sortie.


Oscillateur à réaction inductive

Un circuit accordé composé d’un bobinage de self-induction L et d’un condensateur de capacité C peut être disposé soit dans le circuit d’entrée, soit dans le circuit de sortie : une bobine L′ dite « de couplage » est alors introduite soit dans le circuit de sortie, soit dans le circuit d’entrée, le sens du couplage étant tel qu’une variation ∆IA du courant anodique induise dans le circuit de grille une variation de tension de même signe que celui de ∆IA.

• Dans le cas d’un oscillateur à circuit de grille accordé, la condition d’oscillation, c’est-à-dire la relation entre les valeurs de la self L, de la capacité C et de la self mutuelle M entre L et L′, pour que les oscillations puissent prendre naissance est, si l’on appelle s la pente du tube et ρ sa résistance interne,

La fréquence des oscillations produites f est très voisine de

• Dans le cas d’un oscillateur à circuit d’anode accordé, la self d’anode L de résistance r est couplée à la self de grille. La condition d’oscillation est alors

M étant l’induction mutuelle entre les deux selfs, ρ la résistance interne du tube et s son gain.

Dans tous les cas, lorsque les conditions d’oscillation sont remplies, le système présente une résistance négative, c’est-à-dire que son courant décroît lorsque la tension augmente.

Les transistors, ayant comme les tubes une fonction amplificatrice, peuvent être à la base d’oscillateurs. Dans un oscillateur à transistor, à circuit collecteur accordé comme dans le cas de l’oscillateur à tube à circuit d’anode accordé, le circuit de sortie (collecteur) comporte un circuit accordé LC ; le circuit d’entrée (base) possède une self L′ couplée à une self L par une induction mutuelle M. Les diverses résistances servent à la polarisation des électrodes et à la stabilisation en température du montage. Il est possible de remplacer les selfs d’anode et de grille par une self unique comportant une prise intermédiaire réunie à la cathode ; c’est l’oscillateur du type Hartley.

Dans le montage Colpitts, ce n’est pas une prise intermédiaire de la self qui est connectée à l’émetteur, mais le point commun de deux condensateurs C1 et C2 montés en série, dont l’ensemble constitue la capacité C.


Oscillateur à déphasage

Les transistors permettent de réaliser des générateurs à basse fréquence par utilisation d’un circuit RC résistance-capacité, intercalé entre l’entrée et la sortie d’un amplificateur. L’absence de self permet de réduire considérablement l’encombrement de ces générateurs.


Oscillateur à quartz

Une lame de quartz convenablement taillée équivaut électriquement à une capacité C1 shuntée par un circuit LRC. La caractéristique essentielle du quartz est sa très grande acuité de résonance, dite « en lame de couteau », c’est-à-dire que son coefficient de surtension est de quelques dizaines, voire de quelques centaines de milliers.

L’emploi d’un quartz permet de réaliser des oscillateurs d’une fréquence extrêmement stable. Dans un tel montage, l’amplificateur G est alimenté par une source de tension régulée. Le transformateur comporte un enroulement supplémentaire qui fournit la tension de réaction appliquée à travers le quartz à l’entrée de l’amplificateur.

Le condensateur C, de faible capacité, permet un ajustement précis de la fréquence.

Pour éviter la dérive de la fréquence en fonction de la température, le quartz doit être placé dans une enceinte thermostatée.


Oscillateurs à relaxation

Les oscillations de systèmes mécaniques ou électriques qui présentent deux états possibles et qui comportent des transitions brusques entre ces deux états sont dites « de relaxation ». On peut citer, comme exemple mécanique, le vase de Tantale et, comme exemple électronique, les bases de temps d’oscilloscopes.

Dans une base de temps à thyratron, la source de tension anodique charge le condensateur C à travers la résistance R. La tension VA aux bornes du condensateur C augmente suivant une loi exponentielle ; lorsque la valeur de la tension VA atteint la valeur de la tension d’amorçage, le condensateur C se décharge dans le thyratron, et la tension aux bornes du thyratron tombe presque instantanément à la valeur de la tension d’arc. Le condensateur C se recharge alors comme précédemment et la courbe de la tension à ses bornes présente une allure en dents de scie.

Les multivibrateurs sont des oscillateurs à relaxation caractérisés par le fait que le passage d’un état à l’autre est extrêmement rapide et qu’ils se comportent comme de véritables commutateurs.