TP – Oscillateur à relaxation

Travail préparatoire
Lire l’énoncé du TP et effectuer l’application 1.
Matériel

Par groupe

  • Oscilloscope
  • Platine d’essai et fils de connexion
  • Résistors disponibles dans la salle de TP
  • Boite à décades de condensateurs
  • ALI et alimentation symétrique ±15 V
  • Interrupteurs à bouton-poussoir

Pour la classe

  • Amplificateur musical ou haut-parleur et amplificateur

1. Introduction

L’objectif de ce TP est de réaliser et d’étudier un oscillateur à relaxation. La période des oscillations sera vérifiée ainsi que l’amplitude des signaux. Un synthétiseur rudimentaire sera enfin réalisé en assemblant les oscillateurs des différents groupes.

2. Oscillateur

Dans le montage de l’oscillateur à relaxation, l’intégrateur sera réalisé avec une résistance 𝑅=10 kΩ et une boite à décades de condensateurs.

Application 1 ✍

Choisir des valeurs pour 𝑅1 et 𝑅2 compatibles avec les contraintes de l’ALI et permettant une oscillation de l’oscillateur à relaxation.

Quelles amplitudes peut-on attendre pour les deux signaux de l’oscillateur à relaxation ? On précisera comment calculer l’incertitude associée à l’amplitude de la tension triangulaire, en supposant connues les incertitudes sur les résistances et sur la tension de saturation.

Évaluation ★★⯪
Choix de 𝑅1 et 𝑅2. Valeurs attendues des amplitudes.
Pas de saturation en courant.
/ 2
Condition d’oscillation.
/ 2
2 amplitudes.
/ 3
Propagation des incertitudes.
/ 3
Total
/ 10
Manipulation 1 🙌

Réaliser l’oscillateur à relaxation sur une platine d’essai.

Régler la boite à décades de condensateurs pour obtenir une fréquence de 440⁠ ⁠Hz. Cette capacité est-elle cohérente avec la valeur attendue ?

Appel prof — Évaluation ★★⯪
L’enseignant vérifie les branchements. Le groupe présente sa réponse à la question.
Alimentation des ALI.
/ 1
Masses.
/ 2
Connexions.
/ 1
Capacité attendue.
/ 2
Incertitude.
/ 2
Conclusion.
/ 2
Total
/ 10
Manipulation 2 🙌

Quelles sont les formes des deux signaux ? En changeant la capacité, visualiser l’effet de la vitesse de balayage sur la forme des signaux.

Mesurer les amplitudes des signaux de l’oscillateur à relaxation. Sont-elles compatibles avec les valeurs attendues ?

Appel prof — Évaluation ★★⯪
Présenter les formes des signaux observés, les effets de la vitesse de balayage, les mesures des amplitudes et votre réponse à la dernière question.
Formes des signaux.
/ 1
Mise en évidence de l’effet de la vitesse de balayage.
/ 2
Mesure des 2 amplitudes.
/ 1
Estimation des incertitudes expérimentales.
/ 2
Estimation des incertitudes sur les valeurs attendues.
/ 2
Conclusion.
/ 2
Total
/ 10

3. Réalisation d’un synthétiseur

Les oscillateurs réalisés par tous les groupes seront assemblés à la paillasse du professeur pour former un synthétiseur. Chaque oscillateur fera une note que le groupe devra régler en ajustant la valeur de 𝐶.

Manipulation 3 🙌

En concertation avec les autres groupes, choisir une note et accorder l’oscillateur à la bonne fréquence.

Assembler les oscillateurs pour former le synthétiseur. La sortie formant un signal créneau sera envoyée à l’amplificateur à travers une résistance de 10⁠ ⁠kΩ et un bouton-poussoir.

Annexe A : Correspondance note – fréquence

Do3Ré3Mi3Fa3Sol3La3Si3Do4
261,63⁠ ⁠Hz293,66⁠ ⁠Hz329,63⁠ ⁠Hz349,23⁠ ⁠Hz392,00⁠ ⁠Hz440,00⁠ ⁠Hz493,88⁠ ⁠Hz523,25⁠ ⁠Hz