TP tournant IV : Oscillateur quasi-sinusoïdal de Colpitts

Lycée Sainte Marie PSI 2011-2012TP tournant IV :Oscillateur quasi-sinusoïdalde ColpittsMatériel :– GBF, oscilloscope numérique,– câbles coaxiaux,– un potentiomètre,– un ohmmètre,– plaque d’essai,– résistances, capacités, inductances,– AO (TL081),– papier semi-log.Objectifs :– revoir les oscillateurs quasi-sinusoïdaux,– prédéterminer les caractéristiques d’un oscillateur à partir du diagramme de Bode de sa fonction detransfert en boucle ouverte.La figure ci-dessous présente le montage électrique correspondant à l’oscillateur quasi-sinusoïdal de Colpitts.A- Travail préparatoire1. Montrer que l’oscillateur de Colpitts peut se mettre sous la forme :1

Déterminer A et B ′ (jω) (on remarquera que l’impédance d’entrée de l’amplificateur inverseur n’est pas infinie...).2. Énoncer la condition de Barkhausen. En déduire la fréquence d’oscillation f osc de l’oscillateur deColpitts en fonction de C, L, R et R 1 .B- Étude de la chaîne de retour3. Câbler le circuit correspondant à la chaîne de retour B ′ (jω). On prendra C = 1 µF, L = 1 mH etR = R 1 = 1 kΩ.4. Dans la suite de cette partie, on souhaite déterminer la fréquence d’oscillation de l’oscillateur deColpitts à partir du diagramme de Bode de B ′ (jω). Placer en entrée de ce circuit un signal sinusoïdal. Visualiserl’entrée et la sortie du circuit à l’aide de l’oscilloscope. Faire varier la fréquence de l’excitation pour déterminerune plage de fréquence judicieuse sur laquelle tracer le digramme de Bode.5. Tracé le diagramme de Bode (gain et phase) de la chaîne de retour B ′ (jω) (pour s’affranchir desproblèmes d’"offset" des GBF à disposition, l’oscilloscope sera utilisé en mode AC). On pourra ajouter despoints de mesure dans la zone d’intérêt de ce diagramme.6. Déduire de ce diagramme la fréquence d’oscillation de l’oscillateur de Colpitts, ainsi que la valeurminimale de R 2 permettant le démarrage des oscillations.C- Étude en boucle fermée7. Câbler l’oscillateur de Collpitts en utilisant un potentiomètre pour la résistance R 2 . Mesurer la fréquenced’oscillation. Comparer à la valeur déterminée précédemment. Commenter.8. Proposer un protocole pour déterminer un encadrement de la valeur minimale de R 2 permettant ledémarrage des oscillations.9. Mettre en œuvre ce protocole et commenter le résultat obtenu.2