Un exemple d'oscillateur électronique

A. Principe de fonctionnement

1. L'intensité i+ étant négligeable , l'intensité i du courant est la même dans R1 et R2 et

(diviseur de tension)

2a. De même, i- étant négligeable, on peut considérer que la résistance R est en série avec le condensateur. On a donc une association RC série à laquelle est appliquée la tension uS=+Um depuis une durée supérieure à 5RC : on est en régime permanent, le condensateur est chargé et u-=+Um.

2b. D'aprèsA1,

2c. Dans ce cas de figure, comme , on aurait u+ < u-, donc uS=-Um et non uS=+Um. Cette situation n'est pas possible.

2d. Si uS=+Um, la tension u- n'atteint pas instantanément la valeur +Um : le condensateur se charge progressivement.

Dès que u- dépasse légèrement la valeur de u+, la tension uS va prendre la valeur -Um.

Cela se produit pour

3. De même si uS=-Um depuis une durée supérieure à 5RC, on devrait avoir simultanément u-=-Um et . Dans ce cas, Um et les valeurs des résistances étant positives, u+>u-, ce qui n'est pas compatible avec uS=-Um.

En fait, la valeur de u- diminuant progressivement en tendant vers -Um, dès qu'elle deviendra légèrement inférieure à u+, donc à , la tension uS prendra la valeur +Um.

4. On a un système oscillant : uS prend alternativement les valeurs +Um et -Um, c'est une tension créneau.

B. Détermination de la période

L'association RC est soumise à uS, tension créneau, donc à une succession d'échelons de tension : échelon montant (de -Um à +Um) puis descendant (de +Um à -Um).

1.a. On est dans le cas de la question A3 : le changement de valeur de uS se produit pour

1.b. Si uS restait égale à +Um, u- tendrait vers Um pour

1.c On néglige i-. i étant l'intensité du courant dans R on a

1.d Les solutions sont de la forme ce qui implique

u-=A+B à t=0 et u-=B pour

D'après 1.b on a donc B=+Um

et d'après 1.a

Finalement

1.e.Cette expression reste valable jusqu'à ce que .
On a donc
D'où et finalement

2 a.

2.b. u- tendrait vers -Um.

2.c.

2.d avec B'=-Um et

Finalement

2.e. L'expression reste valable jusqu'à ce que

On a donc

D'où

et finalement (le calcul est le même que pour t1)

3. La période des oscillations du circuit est donc

4. Le graphe des variations de u- au cours du temps est constitué de branches d'exponentielles d'asymptotes horizontales respectives(jamais atteintes) y=+Um et y=-Um,

la valeur de u- variant entre

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