Oscillateur à portes logiques

Bonjour !
Suite au célèbre NE555, voilà un exemple d'oscillateur à porte logique NAND (Non ET)
Je trouve cet oscillateur bien moins intéressant que les deux premiers car je le trouve "sensible" sur la sortie qui se parasite facilement. De plus, la porte donne très peu de puissance et dans mon cas, galère avec les NPNs.

1. Introduction

Je n'ai pas vraiment d'info sur cet oscillateur... lors de mon montage, j'ai pu observé une précision moyenne à vide. Mais qui, avec l'ajout d'un transistor de sortie, changeait radicalement. Ainsi, mon montage qui devait délivrer 2068Hz, délivrait 1713Hz à vide, puis 1888Hz avec un PNP branché, 1868Hz avec un PNP et le HP.

J'ai tenté de mettre des NPNs... 1 NPN modifie de manière critique la fréquence, 2 NPNs en cascade donne un résultat proche du PNP seul. Bref... pas convaincu. Ou j'ai loupé quelque chose, ou ce système n'est pas super stable en lui même...

Ici, la fréquence se calcule (si on peut appeler ça calculer vu les résultats inconstants à souhait) de cette manière :

$$F = \dfrac{1}{2\pi RC\times ln(3)}$$

2. Théorie

Tout d'abord, voici pour rappel la table de vérité d'une porte NAND:

A B S
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

En reliant les deux entrées A & B ensembles, on obtient une simple porte inverseuse donc la table de vérité est la suivante:

E S
0 1
1 0

Pour cette partie voilà ce que j'ai compris. Et j'ai beau réfléchir, il ne doit pas y avoir beaucoup d'autres solutions, donc je pense que ça fonctionne réellement comme ça :

Schéma HP

-En premier temps, rien ne s'applique sur la porte NAND1. Elle passe donc à 1. Ce signal charge le condensateur et inhibe NAND1.
-Un petit temps supplémentaire avec la décharge du condensateur qui appliquant une tension sur NAND1 le maintient inhibé.
La charge et la décharge passe par R1 : ainsi, augmenter sa valeur allonge la période. Période de charge qui est donc RC et de décharge RC. Ca rejoint donc bien l'idée de la formule qui donne :

$T = 2\times RC \times ln(3)$ avec $ln(3) \simeq 1.09$

Je pense que ça correspond à une latence quelconque : de toute manière, pour l'explication de low que je donne, c'est négligeable.

Bref, je n'aurais pas grand chose à dire de plus, ça donne un signal carré les NANDs étant à 1 à tour de rôle.

3. Application

Matériel requis:

Oscillateur :

  • 1x CD4011, 4 portes logiques à 2 entrées
  • 1x Résistance 1 MOhms
  • 1x R1, Résistances 1/4W : selon vos valeurs souhaitées
  • 1x C1, Condo non-polar : selon vos valeurs souhaitées
  • 1x Résistance pour la base du PNP : j'ai pris 10k pour ne rien griller
  • 1x BreadBoard
  • Du fil à strap

Témoin :

  • 1x PNP : j'ai pris un 2N2907
  • 1x HP : petite puissance

Comme dit plus haut, les NPN passent très difficilement pour je ne sais quelle raison. Iout trop faible ? sûrement...
Bref, l'idée est donc de mettre un PNP.

Schéma HP

Encore une fois j'utilise un PNP 2N2907, une résistance et un HP choisi sans réflexion... tout est majoré pour ne rien griller et dans l'unique but d'obtenir un signal sonore. Si vous escomptez faire un générateur durable, vous devez prévoir les consommations, puissances etc.

Pour obtenir mon ~$1800Hz$ : j'utilise $R_1= 22k\Omega$, $C_1 = 1nF$.

Voilà mon dernier oscillateur carré présenté ici, il est le dernier et je ne l'aime pas. Les prochains oscillateurs seront des pseudos sinusoidaux & sinusoidaux et présenté par lobodol.

J'ajoute ça car l'idée m'est venue... il est possible que l'instabilité notoire soit dûe à l'abscence d'un condo de découplage !

Vos réactions (3) :

Tarsonis

Salut! Pour ne pas influer sur la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur, il faudrait sûrement ajouter un condensateur de liaison (de couplage) entre la sortie de la porte et la base du transistor, qui sera polarisée avec une résistance de manière à amplifier uniquement l'oscillation (la composante alternative) sans charger le CI.Pour éviter au possible les parasites, et variations inopinées, du peux également ajouter un condo de découplage sur l'alim du CI.Bonne chance pour la suite des articles

15/10/2010 à 12:00

babydoll

salut , je ne mis connait pas en electronique mais je voudrais savoir si on peut avoir des frequences bien precises par exemple 3hz avec uniquement un condensateur et une resistance , le courant d une pile 9v passe dans le condensateur et la resistance et ressort avec une frequence , si c est possible comment calculer les frequences avec ces deuc composants ? je remercie la personne qui veut bien me repondre.

08/03/2013 à 13:09

lobodol

Bonjour babydoll,
La précision dépend en premier lieu de la tolérance de tes composants. Pour du E12, la tolérance des résistances est de ±5% et ±10% pour les condensateurs. A partir de là tu peux calculer ta marge d'erreur. Après ça dépend de ton montage oscillateur.
En ce qui concerne la réalisation d'un oscillateur avec uniquement une résistance et un condensateur, c'est impossible, un tel montage s'appel un filtre (passe-haut ou passe-bas selon comment tu branche le tout). Il te faudra forcément un composant dit actif pour faire osciller ton système.

08/03/2013 à 14:06

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