Oscillateur à NPN
Sommaire
Bonjour chers lecteurs !
Aujourd'hui est un grand jour. Le jour où je rédige ma première fiche sur un premier sujet, les oscillateurs simples, à deux transistors astables (= Multivibrateur astable). Ce montage existe en PNP mais ici je ne traiterai que le NPN : cependant le principe est rigoureusement le même, il faut "juste inverser" la connectique.
Introduction
Tout d'abord, un petit mot sur cet oscillateur : il s'agit d'un montage simple mais peu précis, mais de large bande passante (Hz→MHz), mais qui décroît avec la simplicité des composants ^^
Cet oscillateur délivre un signal carré. On peu récupérer sur le circuit deux courbes complémentaires et déphasées.
Voici donc le schéma général du circuit avec la formule de la fréquence de l'ensemble :
$$F = \dfrac{1}{R_3 \times C_2 \times ln(2) + R_2 \times C_1 \times ln(2)}$$
Ici on calculera donc la fréquence : $ F = \dfrac{1}{220000 \times 4.7 \times 10^{-6} \times 2ln(2)} = 0.69Hz$ soit une période d'environ 1.44 sec (1 impulsion toute les 1.44 sec).
On peu donc avoir des fréquences basses en augmentant C1, C2, R2 et R3 : facile me direz-vous ? Eh bien oui et non. Nous sommes limités par R2 et R3 qui ne peuvent pas trop monter dans des supers valeurs (étant nécessaire pour la base du transistor opposé). Il faut donc utiliser de grosses capacités chimiques(de l'ordre du µF).
Liste du matériel
Voici ce que nous utiliseront dans ce petit chapitre. Il va sans dire que je donne les valeurs des composants que j'utilise, mais ça reste TRES libre...
-2x Transistors NPN : 2N2222
-2x Résistances R1, R4 : ¼W, utilisez la formule pour vos valeurs
-2x Résistances R2, R3 : ¼W, idem
-2x Condensateurs C1, C2 : chimique, LCC, céramique, tout est bon !
-1x BreadBoard : vraiment utile
-Du fil à strap
Théorie
Voilà la théorie, à ce que j'ai compris. J'essaye d'être clair autant que je peux ! Si je me plante, veuillez me le signaler ;)
Nous commencerons par décrire le "régime de croisière". Nous partons donc d'un des états et expliquerons le phénomène d'oscillation.
Dans l'état A : C1 = 0, C2 = Vcc
-C1 se charge par le biais de R1 et de la base de T2, celui-ci étant saturé par la résistance R2. C1 se charge plus vite que ne ce décharge car R1 << R2 : la fuite est donc inférieur à la charge.
-C2 est à Vcc et ne se charge plus du fait que T2 est ouvert. Il applique donc sur T1 -Vcc ce qui le bloque. C2 se décharge lentement par R3.
=> Dans ces conditions, nous avons un courant principal Vcc→R4→T2→GRN et un courant de base Vcc→R1→C1→T2→GRN
-C2 se déchargeant il finira par arriver au seuil de 0V et n'appliquera plus de valeur négative sur T1 qui saturera.
Dans l'état B :
-T1 sature et donc l'effet inverse se produit ! Ouvert, T1 permet à C1 d'appliquer -Vcc sur T2 qui se bloque et C2 se charge par R4.
-Le cycle étant inversé, C1 se décharge à son tour jusqu'à ce que le phénomène bascule encore une fois.
Bon, après, en expérimental tout est différents ! La décharge opère en partie comme citée, en partie du collecteur vers la base, en partie par l'alimentation : ainsi quand dans le doute j'ai voulu éliminer les voies de retour je me suis retrouvé avec de nombreuses fréquences adjacentes en fonction de la où je posais des diodes, pour finir à 2 LEDs statiques lorsque toutes les voies étaient bloquées. Bref, je pense que je me plante un peu, mais dans mon explication ça semble plausible et on dira que la théorie reste de la théorie.
Pour ceux qui, comme moi se pose la question du comment ça démarre, je dirais qu'il doit y avoir une asymétrie (aléatoire ou faute aux composants) qui provoque le blocage d'un des transistors des le début.
Application
Vous pouvez d'ores et déjà ajouter une LED entre R1 et T1 et entre R4 et T2 : vous pourrez voir clignotez les LEDs de manière alternée. Mais le principe étant un oscillateur, nous pouvons aussi récupérer un signal !
Voici les deux sources de signal : A et B. Et tout comme les LEDs ils sont antagonistes : quand A = 1, B = 0.
Nous récupérerons le signal de cette manière :
Nous noterons qu'il s'agit d'un PNP! Le PNP, à la différence du NPN, utilise un courant du collecteur vers la base plutôt que de la base vers l'émetteur, le signal en A et B est en faite un -1 et 0. On a donc un signal 1 et 0 sur le collecteur et l'émetteur du PNP : branchez donc une LED (protégée comme il faut) ou bien un Haut Parleur : vous obtiendrez un signal correspondant à votre fréquence (attention, signal carré = bruit particulier)
T1 et T2 peuvent et doivent être de petits NPNs, cependant, le PNP T3 DOIT être adapté à la charge qu'il subit ! Pensez à prévoir des TO220s si vous voulez 10W.
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