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Générateur triphasé 002
Dernière mise à jour : 16/05/2010Présentation
Cet article décrit la réalisation d'un générateur basse fréquence triphasé de type analogique, doté de trois sorties distinctes délivrant des signaux périodiques sinusoïdaux déphasés l'un par rapport à l'autre de 120 degrés.
Ce circuit fonctionne à une fréquence fixe qui peut tenir dans le spectre des signaux audio. Un autre générateur triphasé mais de type "numérique" est présenté à la page Générateur triphasé 001.
Avertissement
Le circuit présenté ici peut ne pas fonctionner correctement dans des environnements "sévères". Il fonctionne bien mais nécessite un réglage assez précis (sans être toutefois très pointu) pour obtenir des signaux sinus propres et stables. S'il ne peut à priori pas convenir à une application "industrielle", il constitue par contre un très bon exercice.Schéma
Un seul circuit intégré de type LM324 comportant quatre
amplificateurs opérationnels constitue le seul élement
actif du montage.
Fonctionnement général
Le principe de fonctionnement est simple, il consiste à reboucler la sortie d'un amplificateur sur son entrée, en passant au travers d'un réseau déphaseur. C'est le principe de base de tout oscillateur. Selon la valeur des composants du réseau déphaseur, le retard que prend le signal de sortie pour revenir à l'entrée est plus ou moins important, et la fréquence d'oscillation est plus ou moins élevée. Au lieu d'utiliser un seul amplificateur et un seul réseau déphaseur, on utilise ici trois amplificateurs montés en série, avec le troisième qui revient sur le premier : c'est le serpent qui se mord la queue. Une contrainte existe pour que le système accèpte d'entrer en oscillation et le reste. C'est que l'amplification totale (celle apportée par les trois amplificateurs) soit suffisante pour compenser la perte de niveau apportée par le réseau déphaseur. Dans le cas présent, chaque amplificateur apporte un gain de 2 (soit +6 dB) au minimum, ce gain dépend en fait de la fréquence du signal injecté à l'entrée du premier ampli. Comme on a affaire à des amplis qui se rebouclent, et comme on veut que les trois signaux travaillent à des niveaux identiques, le gain de chaque ampli s'établi en fait à 1, sinon il y aurait atténuation ou amplification excessive du signal sur chacune des sorties. Avec une amplification globale insuffisante, le montage entre en oscillation au moment où on le met sous tension, puis le signal disparait petit à petit des sorties. On a affaire à des signaux sinusoïdaux amortis, que l'on pourrait fort bien utiliser pour générer des sons percussifs (principe adopté pour le générateur de percussions 001). Avec une amplification globale trop grande, l'amplitude des signaux de sortie grimpe progressivement jusqu'à atteindre l'écrêtage. Dans ce mode de fonctionnement, la stabilité est vraiment très bonne mais on ne dispose évidement plus de sinusoïdes pures et la distorsion générée peut devenir gênante. Tout ceci explique la présence du potentiomètre RV1, qui permet de doser le taux de réinjection du signal de sortie vers l'entrée. Ce potentiomètre doit être ajusté de telle sorte que l'amplitude des signaux de sortie soient en-dessous du seuil d'écrêtage, tout en conservant leur amplitude (qu'ils ne chutent pas progressivement).Remarque : il y a fort à parier que d'autres types d'AOP conviennent. Je n'ai essayé que le LM324 mais vous avez le droit d'essayer autre chose (TL074, TL084 ou TLC2274 par exemple).
Fréquence d'oscillation
Un peu plus et j'oubliais de dire que le réseau déphaseur est constitué des résistances R1 à R6 et des condensateurs C1 à C3. La valeur de ces neuf composants détermine directement la fréquence d'oscillation, avec un rapport direct. Si vous diminuez la valeur des trois condensateur C1 à C3 dans un rapport 2, alors la fréquence d'oscillation augmente dans le même rapport de 2 et se trouve doublée. Et bien sûr, si vous augmentez la valeur des condensateur, la fréquence diminuera. Attention, petite contrainte sur les valeurs à utiliser :- les résistances R1, R3 et R5 doivent avoir la même valeur;
- les résistances R2, R4 et R6 doivent avoir une valeur double des résistances R1, R3 et R5;
- les trois condensateurs C1 à C3 doivent toujours avoir la même valeur.
Prototype
Réalisé sur une plaque d'expérimentation sans soudure. 
Les deux photos qui précèdent montrent le même montage, une fois avec des condensateurs (C1 à C3) de 10 nF, et une autre fois avec des condensateurs de 1,8 nF. Pour que les photos de l'écran d'oscilloscope rendent quelque chose, j'ai en effet du diminuer la valeur des condensateurs du réseau déphaseur pour augmenter la fréquence d'oscillation. Sans cela, il était impossible de voir en même temps les deux courbes sur la photo, à cause de l'incompatibilité entre vitesse de balayage de l'oscilloscope et "temps d'ouverture" de mon APN (la première photo ci-après montre le problème, les deux suivantes sont correctes).
La dernière photo montre un réglage de niveau trop poussé (potentiomètre RV1 à fond). Une nette distorsion apparait sur les sorties, plus visible sur une sortie que sur les autres. On essayera bien sûr de ne pas atteindre ce point.
Remarque : si on peut se contenter d'une "pseudo-sinus" (disons un signal qui ressemble un peu à une sinus mais qui n'en est pas une) on peut éventuellement envisager l'emploi de portes logiques à la place des AOP, voir page Chenillard 017.