Circuit RLC paramétrique
Ld2q/dt2 + R.dq/dt + (1 - KV)q/C = 0
on pose l = R/2L, w02
= 1/LC.
L'équation devient l'équation de Mathieu : d2q/dt2
+ 2l.dq/dt + (1 + K.v.coswt)q
= 0 .
L'effet produit par la tension de commande V est équivalent à
une variation de la capacité de C. Tout ce passe comme si l'épaisseur
du condensateur variait selon une loi de la forme e = E(1 - KV).
L'étude analytique (assez délicate) de cette équation montre
qu'il existe des résonances autour des fréquences 2f0,
f0, 2f0/3 ...
En dessous d'une valeur seuil de v, le système oscille avec une
amplitude faible. Au delà du seuil, l'amplitude de l'oscillation diverge
avec une croissance exponentielle qui est limitée en pratique par le multiplieur.
L'amortissement du circuit agit sur la valeur du seuil.
Au voisinage de certaines valeurs des paramètres, le fonctionnement
de ce circuit est très sensible aux valeurs des conditions initiales.
Le programme calcule l'évolution du potentiel aux bornes du condensateur
par intégration numérique de l'équation différentielle
mais la valeur maximum de la charge du condensateur est limitée pour
tenir compte des performances réelles du multiplieur.
Commandes :
Des zones de texte permettent la saisie des valeurs des paramètres du
circuit du montage. Le bouton permet de visualiser soit l'évolution de
la tension U1 en fonction du temps soit la courbe donnant l'intensité
en fonction de la charge (équivalent d'un diagramme de phase).
Les valeurs de L et C sont choisies pour que la fréquence propre soit
égale à 1 kHz. A cette fréquence, le fonctionnement du
multiplieur ne pose aucun problème de déphasage. Attention, il faut valider la dernière valeur saisie.
Etude :
Pour w/w0 voisin de 2 examiner l'évolution de
la valeur du seuil. Examiner le rôle de l'amortissement.
Les régimes de fonctionnement d'un tel circuit sont multiples : examiner
par exemple les cas suivants et faire varier légèrement les
paramètres autour des valeurs proposées.
w/w0 |
Vexc |
l |
1,2 |
1,5 |
0 |
1,05 |
0,8 |
50 |
1,03 |
0,8 |
50 |
1,52 |
0,9 |
0 |
2,5 |
1 |
0 |
0,66 |
1.2 |
20 |
0,60 |
0,81 |
100 |