Les oscillateurs sont très commun en électronique, je vous évoque aujourd'hui l'oscillateur double T, aussi connu sous le nom de twin T. Il permet d'obtenir un signal sinusoïdal très pur en basse fréquence sans trop de difficulté. On le verra, il est plus simple à faire osciller que le pont de Wien mais à tendance à saturer rapidement.

Cet oscillateur est réalisable rapidement avec quelques composants standards et un amplificateur opérationnel. Très fun à tester!

1) Principe de fonctionnement

Le circuit de rétroaction est composé de deux filtres en parallèles, un filtre passe bas et un autre passe haut.


La mise en parallèle de ces deux filtres forme un filtre en double T. C'est un réjecteur de fréquence coupe bande (ou Notch en anglais). Le format du diagramme de Bode ci-dessous est typique de ces filtres. On observe une forte atténuation sur une petite bande de fréquence.


Source Digischool
Point intéressant, à la fréquence de coupure on observe une rapide inversion de phase de 180°. Or pour un oscillateur, il est nécessaire de produire un décalage de phase à 360° pour un gain de 1. Cela peut être obtenu par l'intermédiaire d'un amplificateur opérationnel en ajoutant le filtre coupe bande en rétroaction sur sa sortie inverseuse. La sortie non inverseuse fixe une tension de référence (2.5V sur le schéma ci-dessous pour l'exemple) du fait d'un pont diviseur. Cette tension de référence permet à l'oscillateur d'avoir une dynamique de 2.5V crête, et de 5V crête à crête théorique. Le potentiomètre permet de prendre en compte les erreurs dû à la tolérance des résistances et des condensateurs du filtre.

2) Réalisation

J'ai choisi un LM741 pour l'AOP, mais il est probable que de nombreux modèles peuvent convenir. Il n'y a pas de difficulté pour réaliser cet oscillateur sur une breadboard. En tournant le potentiomètre, vous trouverez aisément le point oscillant.


Si on applique cette formule pour 10nF et 10K ohms, on obtient une fréquence de 1602Hz, ce qui assez proche de ce qui observé à l'oscilloscope considérant la mauvaise tolérance des composants que j'ai utilisé. Le signal est d'une pureté remarquable, à la FTT on observe les harmoniques à -50dB!


Mon vieux distorsiomètre CRC mesure 0.7% mais il n'est pas assez précis pour une si faible valeur.


Mon distorsiomètre numérique qui est bien meilleur mesure une distorsion de l'ordre de 0.02%! Incroyable de pureté pour un montage monté sur breadboard!!


A noter que du fait du grand gain de l'AOP, il sature rapidement et on observe un écrêtage de l'oscillation. Il suffit d'affiner le réglage du potentiomètre, et préférer un dix tours si vous en disposez d'un de 500 ou 1K ohms.

Conclusion

Voilà pour la présentation de cet oscillateur Twin T. C'est en regardant un vidéo de W2AEW que j'ai eu l'idée de le tester. Vu la qualité du signal sinusoïdal produit, je comprends pourquoi il est utilisé par certains audiophiles pour tester leurs équipements.

A noter qu'il ne comporte pas d'inductance, ce qui est appréciable car assez souvent difficile à avoir ou même à fabriquer.


Quelques liens pour aller plus loin :

Vidéo 1 de W2AEW : Circuit Fun: Twin-Tee Oscillator - low distortion op amp sine waves

Vidéo 2 de W2AEW : Circuit Fun Followup: Trimming out distortion on Twin-Tee Oscillator - FFT &THD measurement

Vidéo de Ekeeda : Twin -T Oscillators | Electronic Devices and Circuits 2 in EXTC Engineering

Twin-T Audio Sine Wave Oscillator

Oscillator Twin-T