Circuito RLC paramétrico
Objeto:
Um oscilador paramétrico é um sistema em que pode ser modificado de forma periódica a frequência própria do oscilador.
Com um circuito multiplicador, é possivel realizar um circuito paramétrico R, L, C em série, que obedece à equação dita de Mathieu. Para um tal sistema, a relação entre a tensão de comando e a tensão de saída é não-linear.
 
Se o potencial aplicado na entrada B do multiplicador é V = -v.cosωt, pode escrever-se que:
U2 = Ri + Ldi/dt; U1 = q/C; i = dq/dt; US = KV.U1 (K é a constante do circuito multiplicador).
A carga obedece à equação:
Ld2q/dt2 + R.dq/dt + (1 - KV)q/C = 0

Temos λ = R/2L, ω02 = 1/LC.
A equação passa à equação de Mathieu: d2q/dt2 + 2λ.dq/dt + (1 + K.v.cosωt)q = 0 .
O efeito produzido pela tensão de comando V equivale a uma variação na capacidade de C. Tudo se passa como se a espessura do condesador variasse segundo uma lei da forma e = E(1 - KV).
O estudo analítico (bastante delicado) desta equação mostra que existem ressonâncias em torno das frequências 2f0, f0, 2f0/3 ...
Abaixo de um valor limite de v, o sistema oscila com uma amplitude reduzida. Para além do limite, a amplitude de oscilação diverge com um crescimento exponencial limitado na prática pelo multiplicador. O atrito do circuito atua sobre o valor do limite.
Próximo de certos valores dos parâmetros, o funcionamento deste circuito é muito sensível aos valores das condições iniciais.

O programa calcula a evolução do potencial nos extremos do condensador por integração numérica da equação diferencial mas, o valor máximo da carga do condensador é limitado por levar em conta o desempenho real do multiplicador.
Comandos:
As zonas de texto permitem a entrada de valores dos parâmetros do circuito da montagem. O botão permite a visualização quer da evolução da tensão U1 em função do tempo quer da curva de intensidade em função da carga (equivalente a um diagrama de fase).
Os valores de L e C são escolhidos pela frequência própria igual a 1 kHz. A esta frequência, o funcionamento do multiplicador não apresenta qualquer problema de diferença de fase.
Note que é necessário validar a última entrada introduzida.
Estudo:
Para ω/w0 próxima de 2, analise a evolução do valor limite. Analise o papel do atrito.
Os regimes de funcionamento de um destes circuitos são múltiplos: analise, por exemplo, os seguintes casos e faça variar ligeiramente os parâmetros em torno dos valores propostos.

ω/ω0

Vexc

   λ

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



Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans

Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em janeiro de 2012