Oscillateurs de blocage expliqués : fonctionnement, types et applications réelles

Vous avez un projet nécessitant de connaître les oscillateurs de blocage (blocking oscillators) ? Inquiet que ce soit complexe ?

Les circuits oscillateurs de blocage ou d'impulsion sont simples, passionnants et ont de nombreuses applications quotidiennes.

Nous apprécions leur importance et partageons nos connaissances.

Cet article couvre tout ce qu'il faut savoir. Lisez la suite.

Qu'est-ce qu'un oscillateur de blocage ?

Fig 1 : Schéma de circuit oscillateur de blocage

Un oscillateur de blocage est un générateur d'ondes discret utilisant un transformateur, une résistance et un élément amplificateur pour produire une impulsion périodique.

Éléments amplificateurs courants : transistors et tubes à vide.

Il tire ses propriétés de blocage du fait que son élément amplificateur est bloqué pendant la majeure partie de son cycle de travail.

Paramètres importants :

• Temps de répétition d'impulsion
• Largeur d'impulsion
• Taux de répétition d'impulsion

Types d'oscillateurs de blocage

Un transformateur d'impulsion est essentiel pour générer l'impulsion périodique.

Si le circuit produit une seule impulsion, c'est un circuit monostable. S'il change d'état automatiquement, c'est un oscillateur astable. On ne peut pas obtenir un fonctionnement bistable avec un oscillateur de blocage.

Oscillateur de blocage monostable

Comprend un transformateur d'impulsion à trois enroulements et une résistance d'émetteur. Utilise des résistances de charge pour l'amortissement. Les enroulements collecteur-base fournissent la rétroaction régénérative. Le troisième enroulement fournit une impulsion positive ou négative sur la charge.

Deux types :

• Monostable avec temporisation base
• Monostable avec temporisation émetteur

Monostable avec temporisation base

Fig 2 : Schéma d'un oscillateur monostable avec temporisation base

Composé d'un transformateur d'impulsion, un transistor, une résistance. Le transformateur fournit la rétroaction, la résistance contrôle la durée d'impulsion.

Rapport base-collecteur d'enroulement n:1. Pour chaque tour primaire du collecteur, la base a n tours secondaires.

Le transistor est initialement OFF, tension de base VBB trop faible (négligeable). Tension transistor = VCC.

Une impulsion négative au collecteur réduit VCC, augmentant la tension à la base grâce aux polarités du transformateur.

La tension base-émetteur VBE dépasse la tension de seuil, induisant un faible courant. Progressivement, la chute de tension au collecteur augmente le courant collecteur et le gain de boucle jusqu'à saturation.

Cet état est instable, le transistor revient en coupure pour se stabiliser.

Monostable avec temporisation émetteur

Fig 3 : Schéma d'un oscillateur monostable avec temporisation émetteur

Largeur d'impulsion insensible au gain de courant. Résistance de temporisation dans le circuit d'émetteur. Transformateur à trois enroulements requis (collecteur, base, charge pour amortissement).

Cette disposition permet l'inversion de polarité de puissance entre enroulements primaire et secondaire.

La résistance d'émetteur contrôle la période d'impulsion de sortie.

Oscillateurs de blocage astables

Deux types :

• Astable commandé par diode
• Astable commandé par RC

Oscillateur astable commandé par diode

Fig 4 : Schéma d'un oscillateur astable commandé par diode

Condensateur entre base du transistor et secondaire du transformateur. Diode reliant collecteur et enroulement primaire.

Fonctionnement : impulsion initiale au collecteur, puis retrait. Diode polarisée en inverse. Tension aux bornes du transformateur induite à la base sans changement de phase. Courant de base monte, VBE dépasse tension de seuil, transistor s'allume.

Augmentation du courant collecteur polarise la diode en direct, se reflète au transformateur, charge le condensateur. Condensateur en charge = OFF, base chute, transistor s'éteint. Tension aux bornes de la diode s'établit au primaire et secondaire. Condensateur se décharge, courant de base rallume transistor, cycle se répète.

Oscillateur astable commandé par RC

Fig 5 : Schéma d'un oscillateur astable commandé par RC

Ajout d'une résistance et condensateur de temporisation à l'émetteur pour contrôler les temporisations d'impulsion. Principe similaire au diode-commandé, mais décharge du condensateur contrôlée par constante de temps RC.

Comment fonctionne un oscillateur de blocage

L'oscillateur repose sur le transformateur d'impulsion pour générer une forme d'onde rectangulaire et une résistance pour contrôler la fréquence de sortie.

État dormant : tension de base minimale, transistor OFF. Tension de base non nulle pour éviter déclenchement intempestif par bruit.

Impulsion au collecteur abaisse son potentiel, hausse potentiel base par action transformateur.

Quand VBE dépasse tension de genou, transistor sort de coupure, courant collecteur diminue. Par inversion de phase du transformateur, potentiel base hausse.

Si potentiel base hausse et gain transistor > 1, saturation. Courant collecteur augmente, tension collecteur constante.

Courant d'émetteur déterminé par résistance d'émetteur et rétroaction transformateur. Hausse courant collecteur cause baisse constante courant base.

Quand courant base suffisamment bas, transistor repasse en coupure. Cycle/impulsion se répète.

Applications des oscillateurs de blocage

• Interrupteurs périodiques critiques dans circuits électroniques
• Diviseurs de fréquence dans circuits numériques
• Génération d'impulsions de grande puissance de crête
• Interrupteurs dans systèmes à faible impédance

Conclusion

Nous avons discuté des aspects critiques des oscillateurs de blocage et de leur application pratique.

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