Oscillateur Colpitts

[modifier ( modifier-93-section-1.cours)]Introduction

L'oscillateur Colpitts, inventé par Edwin H. Colpitts, est une des nombreuses configurations possibles de circuit d'oscillation numérique. Ses principaux atouts résident dans sa simplicité de mise en place ainsi qu'en sa robustesse. Avec peu d'efforts, on obtient facilement des résultats satisfaisants.

Dans la configuration Colpitts, deux condensateurs et une résistance déterminent la fréquence d'oscillation.

[modifier ( modifier-93-section-2.cours)]Exemple de montage

Le schéma suivant se base sur un transistor NPN monté en polarisation par base commune. Sa fréquence est d'environ 50 MHz.

L'usage d'un transistor bipolaire est un exemple, un JFET ou MOSFET peut convenir, du moment qu'il est capable de produire le gain à la fréquence d'oscillation.

[modifier ( modifier-93-section-3.cours)]Formules

La fréquence idéale d'oscillation est donnée par la formule suivante :

Il existe une version simplifiée (Attention, C est en µF, L en µH et f en MHz !) :

[modifier ( modifier-93-section-4.cours)]Analyse

Une méthode d'analyse d'oscillateur est de déterminer l'impédance d'entrée d'un port d'entrée en négligeant tous les composants réactifs. Si l'impédance rapporte la limite de la résistance négative, l'oscillation est possible. Cette méthode sera employée ici pour déterminer des conditions de l'oscillation et de la fréquence de l'oscillation. Cette configuration modèle le circuit de collecteur commun dans la section ci-dessus. Pour l'analyse initiale, les parasites des éléments et les non-linéarités de dispositif seront ignorés. Ces limites peuvent être inclues plus tard dans une analyse plus rigoureuse. Même avec ces approximations, la comparaison acceptable avec des résultats expérimentaux est possible.

En ignorant la bobine, l'impédance d'entrée peut être écrite ainsi :

Dans cet exemple, est la tension d'entrée et est le courant d'entrée. La tension est donnée par

Où est l'impédance de . Le courant reçu par est qui est la somme de deux courants :

Où est le courant reçu par le transistor. est un courant dépendant déterminé par :

Où est la transconductance du transistor. Le courant d'entrée est donné par

Où est l'impédance de .

L'impédance d'entrée apparaît comme deux condensateurs en série avec une limite intéressante, le qui est proportionnel au produit des deux impédances :

Si et sont complexes et ont le même symbole, sera une résistance négative. Si l'impédance pour et se substituent, est

Si un condensateur est relié à l'entrée, le circuit oscillera si l'importance de la résistance négative est plus grande que l'impédance du condensateur et de n'importe quels éléments parasites. La fréquence de l'oscillation est comme indiquée dans la section précédente.

Ce cours est un bref aperçu de l'oscillateur Colpitts (une partie de l'article provient de la Wikipédia anglophone, je l'ai traduit pour la version francophone). Il n'est pas complet.