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Générateur de signaux carré dont la fréquence est commandé par une tension


Nous décrivons dans cette page le fonctionnement d'un générateur de signaux carré dont la fréquence est commandé par une tension (VCO pour Voltage controled oscillator). Ce circuit permet de constituer un oscillateur générant des signaux carré d'une fréquence pouvant aller de 0.1 Hz à quelques centaines de kHz.

Fonctionnement
Circuit A2
Lors de la mise sous tension du circuit A2, le bruit inévitablement présent en entrée de l'AOP A2 détermine la valeur de la tension en sortie de l'AOP; cette dernière atteint la valeur de saturation, ±15 V si l'AOP est alimenté avec +15V et -15V. Lorsque la tension est de + 15 V, le transistor T est commandé à l'état passant et c'est sa conduction qui influence le signe de la pente de l'évolution de V2 en fonction du temps comme nous le voyons ci après.

Circuit A1
C'est un circuit intégrateur avec une pente positive ou négative suivant que T est passant ou bloqué. Dans les 2 cas, v+ =
Ve.(R/2)/(R+R/2)=Ve/3.
  • Quand T est bloqué, iR = (Ve-Ve/3)/(2.R) = Ve/(3.R). ic = iR et la tension V2 a donc une pente négative.
  • Lorsque T est conducteur avec une résistance proche de zéro, on a : iR = Ve/R. On a toujours v- = Ve/3 et ic = - Ve/(3.R) et la tension V2 a alors une pente négative en fonction du temps.
VCO
La commande du transistor à l'état passant ou bloqué dépend du signe de la tension différentielle sur A2 comme on peut le voir sur les chronogrammes ci-dessous.

Chronogrammes
chronogrammes VCO

Il vous reste à calculer la fréquence en fonction des composants du circuit et montrer que la fréquence dépend de Ve.

Remarque : lors de la simulation sur le logiciel spice de ce circuit, vous devez initialiser la tension aux bornes de la capacité à t = 0 pour que cette tension permette de faire démarrer l'oscillateur. L'initialisation s'obtient en plaçant IC = 10. IC s'obtient en double cliquant sur le symbole capacité et il signifie Initial Condition.