Qu’est-ce qu’un oscillateur à basse fréquence ?
Un oscillateur basse fréquence est un appareil qui génère un signal de fréquence relativement basse.
La définition du terme lui-même varie en fonction du domaine dans lequel il est utilisé. Mais les spécifications des oscillateurs à basse fréquence tels que les dispositifs sur le marché vont grosso modo de quelques Hz à plusieurs centaines de kHz. Les circuits d’oscillateurs peuvent être utilisés pour générer un signal alternatif d’une fréquence spécifique et sont généralement responsables de la génération de signaux de référence dans les tests utilisant des signaux de fréquence.
Les signaux dans la gamme approximative de 20 Hz à 20 kHz qui peuvent être produits par les oscillateurs sont dans la gamme audible et peuvent être entendus par l’homme en tant que son lorsqu’ils sont amplifiés.
Utilisations des oscillateurs à basse fréquence
L’utilisation la plus courante des oscillateurs à basse fréquence est l’analyse de la réponse en fréquence d’un équipement audio. Étant donné que la plupart des équipements électroniques de communication utilisant des signaux de fréquence utilisent des radiofréquences (RF) et que les basses fréquences familières sont des ondes sonores, l’équipement acoustique est le circuit prédominant qui utilise des signaux de basse fréquence.
Par exemple, un amplificateur audio est utilisé comme DUT (Device under test) et le signal d’entrée est généré par un oscillateur à basse fréquence. En analysant le signal de sortie à l’aide d’un analyseur FFT ou similaire, les caractéristiques de l’amplificateur testé peuvent être analysées.
Principe des oscillateurs à basse fréquence
Le principe de l’oscillateur à basse fréquence réside dans la technologie de génération d’un signal de fréquence stable basé sur un circuit d’oscillation. Comme il est difficile de réaliser des formes d’onde à basse fréquence avec les circuits d’oscillation bien connus de type Hartley ou Colpitts basés sur des circuits résonnants LC en raison des limitations de longueur d’onde, on utilise des circuits d’oscillation de type RC (ou même CR).
Les oscillateurs de type RC comprennent les circuits à pont de Wien, les circuits à pont de type T et les circuits à état variable, qui peuvent tous obtenir une oscillation en ajustant la rétroaction de l’amplificateur. Le circuit à pont de Wien est le plus connu et le plus utilisé, notamment en raison de la simplicité d’un seul amplificateur dans le circuit.
D’autre part, le type à état variable offre une distorsion plus faible et une sortie biphasée. Une résistance variable ou un condensateur variable appelé varicap peut être utilisé pour contrôler la fréquence. Le pas-variable avec des condensateurs et des résistances fixes est un autre exemple de technique de détermination de la fréquence.
Un circuit d’oscillation RC ne peut à lui seul produire une onde sinusoïdale d’amplitude constante. Par conséquent, un dispositif de contrôle de l’amplitude est généralement nécessaire. Les méthodes comprennent le réglage de la quantité de rétroaction à l’aide d’un élément dont la résistance change avec la tension appliquée, comme une ampoule ou une thermistance, ou l’assemblage d’un circuit électronique qui détecte la tension à la sortie et ajuste la quantité de rétroaction.
Autres informations sur les oscillateurs à basse fréquence
1. Kits de circuits électroniques artisanaux et logiciels pour PC
Les oscillateurs à basse fréquence sont des circuits électroniques relativement familiers, et les dispositifs qui en résultent peuvent être utilisés pour créer, par exemple, des avertisseurs sonores à usage domestique. C’est pourquoi ils sont largement utilisés dans les kits de circuits électroniques artisanaux et comme matériel pédagogique pour les étudiants qui apprennent les circuits électroniques.
Des logiciels gratuits (par exemple WaveGene) sont également largement disponibles pour générer des sources sonores à basse fréquence sur les PC Windows.
2. Précision et étalonnage des oscillateurs à basse fréquence
En général, la précision de la fréquence des oscillateurs RC n’est pas aussi bonne que celle des oscillateurs à cristal (quartz) ou à base de céramique. Cela est dû aux variations des valeurs de résistance et de capacité et au fait que la valeur du RC change avec la température.
Cependant, comparés aux oscillateurs à cristal (quartz), les oscillateurs RC sont relativement peu coûteux et faciles à construire, c’est pourquoi ils sont largement utilisés et des innovations ont été réalisées pour améliorer leur précision. Une méthode d’amélioration typique s’appelle l’étalonnage. L’étalonnage est une méthode très répandue qui utilise des circuits numériques, et les valeurs de fréquence sont ajustées par étalonnage, en particulier avant que le produit ne soit expédié.
Le calibrage utilisant des circuits numériques est basé sur une méthode dans laquelle la compensation est effectuée par comparaison avec une horloge interne, par exemple, une certaine valeur de l’adresse mémoire est généralement utilisée à des fins de calibrage. Cela peut se faire en sélectionnant automatiquement la valeur du registre qui donnera la fréquence d’oscillation souhaitée en changeant la valeur d’un registre appelé OSCCAL dans le fonctionnement du circuit numérique.