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rectangulaire
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Dernière mise à jour : 18/04/2008Présentation
La présente "discussion" décrit le fonctionnement d'un oscillateur rectangulaire réalisé avec des portes logiques NAND (NON-ET) à trigger de Schmitt incluses dans un CD4093 (qui en comporte quatre).Oscillateur à CD4093
Le schéma qui suit montre un oscillateur utilisant une seule porte logique pour assurer la fonction d'oscillateur.
Fonctionnement général
Pour comprendre comment ce montage fonctionne, nous allons partir du principe que le condensateur est totalement déchargé au moment de la mise sous tension du montage, ce qui est le cas en pratique quand le montage a été éteint depuis suffisement longtemps. Et puisqu'un graphique montrant les tensions en divers points du montage existe, nous allons nous appuyer dessus pour essayer d'y voir clair.
L'axe horizontal représente le temps, dans l'exemple présent sur une durée de 10 ms. L'axe vertical représente l'amplitude des signaux observés. La courbe du bas représente la tension mesurée sur le condensateur C1, il s'agit d'une courbe de type analogique. La courbe du haut représente la tension mesurée en sortie de la porte logique U1:A (point de mesure Out), il s'agit d'une courbe de type "numérique" qui ne permet de visualiser que des états logiques bas ou hauts. A la mise sous tension du montage, le condensateur C1 est déchargé et se comporte comme un court-circuit. Les deux entrées de la porte NAND sont donc portées à un potentiel de 0 V, ce qui provoque le passage à l'état haut de sa sortie (+5 V dans notre exemple car le montage est alimenté sous cette tension). Cette tension de +5 V va charger le condensateur C1 au travers de la résistance R1, et ce d'autant plus rapidement que la résistance et le condensateurs ont une valeur faible. Quand la tension aux bornes du condensateur a atteint le seuil de basculement haut des entrées de la porte NAND, sa sortie passe à l'état logique bas. Ce seuil de basculement est de l'ordre de 3,5 V pour un passage de l'état bas à l'état haut, alors qu'il n'est que de 1,5 V environ pour un passage de l'état haut à l'état bas. Rappelons au passage qu'il existe dans ce montage deux seuils de basculement différents (un seuil bas et un seuil haut), parce que nous utilisons une porte NAND à trigger de Schmitt (CD4093). Dès que la sortie de la porte NAND de notre circuit est passée à l'état bas, le condensateur se décharge au travers de la résistance R1, jusqu'à ce que la tension à ses bornes soit redescendue sous le seuil de basculement bas de la porte NAND (1,5 V). A ce moment, la sortie de la NAND repasse à l'état haut, et le condensateur se recharge à travers R1, la tension à ses bornes augmente à nouveau. Ce cycle continue ainsi indéfiniment, nous avons bien affaire à un circuit qui produit un signal périodique, autrement dit, un oscillateur.
Commande On/Off de l'oscillateur
Dans le schéma présenté ci-avant, les deux entrées de la porte NAND sont reliées ensemble, et le circuit se met à osciller dès sa mise sous tension. Si vous souhaitez commander l'oscillation, il est possible de séparer les deux entrées, une des deux entrées servant alors de patte de commande, active à l'état haut, et l'autre patte étant toujours reliée au condensateur et à la résistance.
Remarquez qu'au repos (oscillateur arrêté, Commande à l'état bas), la sortie Out est à l'état haut. Si vous trouvez cela gênant, il suffit de placer une seconde porte du même type et dont les deux entrées sont reliées ensemble, en sortie de la première porte. Ce type de circuit peut convenir pour réaliser un générateur BF rudimentaire qui produit un son continu ou bref (bip) sous l'action d'une commande externe.
Application de ce circuit à la page Alarme 001, à la page Détecteur humidité 001 et à la page Sirène 006.
Variation de la fréquence d'oscillation
Il suffit de remplacer la résistance R1 par un potentiomètre monté en résistance variable.
Ou d'ajouter un potentiomètre en plus de la résistance R1, que l'on nomme alors résistance talon car elle permet de limiter la valeur min à la valeur souhaitée. Le fait de mettre une résistance pour une valeur min permet aussi d'éviter le blocage de l'oscillation quand le potentiomètre est en position de résistivité minimale, et que l'on retrouve alors la sortie de la porte quasiment reliée à l'entrée. Cela à son importance quand le réglage est mis à disposition de l'utilisateur final, mais n'est pas critique s'il s'agit d'un "ajustage unique avant livraison". Bien entendu, l'entrée de commande n'est pas obligatoire : si vous souhaitez une oscillation permanente, il suffit de relier les deux entrées ensemble, comme sur le tout premier schéma.