TP MPI : OBSERVATIONS DE TENSIONS PERIODIQUES

MPI 6: L’OSCILLOSCOPE
I-
PRESENTATION DE L’OSCILLOSCOPE
Un oscilloscope est un instrument de mesure destiné à visualiser un signal électrique le plus souvent
variable au cours du temps. Il est utilisé par tous les scientifiques afin de visualiser soit des tensions
électriques, soit diverses autres grandeurs physiques préalablement transformées en tension au
moyen d'un convertisseur adapté.
Sur un oscilloscope, l’on peut faire de très nombreux réglages. Nous n’allons nous intéresser
seulement qu’aux fonctions de base permettant de visualiser et d’exploiter des tensions variables.
Voici les fonctions que nous allons utiliser :
(1) : Bouton marche/arrêt
(2) : Mode DC/AC : on se place systématiquement en mode AC
(3) : Sensibilité horizontale (ou balayage) kx: en s/div, ms/div ou μs/div
(4) : Sensibilité verticale ky : en mV/div ou V/div
(5) : Entrée 1 : CH1
(6) : Entrée 2 : CH2
(7) : Mode CH1/CH2, pour choisir de visualiser une des deux fois
(8) : Mode dual, pour visualiser CH1 et CH2 simultanément
Les autres fonctions ne sont pas utilisées ! ! !Vous ne touchez donc pas les boutons
correspondants ! !
II-
OBSERVATION D’UNE TENSION SINUSOÏDALE
1) Comment lire un oscillogramme ?
On appelle oscillogramme la figure obtenue sur l’écran d’un
oscilloscope. Soit l’exemple d’oscillogramme ci-contre.
Pour observer ce signal, on a fait les réglages suivants :
kx = 1 ms/div. et ky = 1 V/div.
T
Umax
On souhaite mesurer le période T et l’amplitude Umax de la tension
U.
Pour mesurer une période T sur un oscillogramme, on applique la relation suivante :
T = N × kx où N est le nombre de carreaux, comptés horizontalement et correspondant à une
période, sur l’oscillogramme. L’unité de T est alors donnée par celle de k x.
Pour mesurer une amplitude maximale Umax sur un oscillogramme, on applique la relation suivante :
Umax = N × ky où N est le nombre de carreaux, comptés verticalement et correspondant à la valeur
maximale de la tension, sur l’oscillogramme. L’unité de Umax est alors donnée par celle de ky.
a- Combien vaut T en ms, en s ?
b- Combien vaut Umax en volts ?
c- Rappelez l’expression de la fréquence f en fonction de la période T (vous préciserez les
unités).
d- Calculez la fréquence f de la tension U. Vous l’exprimerez en Hz et en kHz.
2) Application à un circuit simple
CH1
On souhaite alimenter une résistance R par une tension
alternative sinusoïdale U de fréquence f égale à 100
Hz. De plus, on souhaite brancher à ses bornes un
voltmètre ainsi que l’oscilloscope sur la voie CH1.
Recopiez le schéma sur votre compte rendu.
R
GBF
V
Réalisez le montage ci-contre et faites-le vérifier par le
professeur.
Sur le GBF, faites les réglages suivants : fréquence f
égale à 100 Hz, tension U d’amplitude environ égale à
5 V et type de signal sinusoïdal.
Masse : borne noire du
GBF et de l’oscilloscope
Régler kx afin d’observer une seule période à l’écran.
Régler ky sur la valeur minimale permettant d’observer le signal entièrement à l’écran.
abcde-
Reproduisez, à l’échelle l’oscillogramme obtenu sur votre compte rendu.
Notez vos valeurs de kx et de ky.
Mesurez T. Représentez T sur votre oscillogramme.
En déduire la fréquence f . Comparer-la à la fréquence fixée par le GBF.
Mesurez Umax. Représentez Umax sur votre oscillogramme.
Modifiez d’un cran les réglages de kx et ky .
fghi-
Notez vos nouvelles valeurs de kx et de ky.
Mesurez T.
Mesurez Umax.
Retrouvez vous les mêmes valeurs que précédemment ? Pourquoi règle t-on kx et de ky
comme indiqué dans l’encadré ?
Réglez le voltmètre en mode AC/~(alternatif). La tension mesurée s’appelle la tension efficace Ueff et
s’exprime en Volts.
j- Mesurez Ueff.
k- Calculez le rapport Umax / Ueff. Comparer le à
2.
OBSERVATION D’UNE TENSION TRIANGULAIRE OU EN CRENEAUX
III-
Régler le GBF sur signal triangulaire et une fréquence de 1kHz.
Conservez la même amplitude que précédemment..
Réglez kx et ky de façon à pouvoir réaliser les mesures les plus précises possibles.
abcde-
Reproduisez, à l’échelle l’oscillogramme obtenu sur votre compte rendu.
Mesurez T. Représentez T sur votre oscillogramme.
En déduire la fréquence f . Comparer-la à la fréquence fixée par le GBF.
A l’aide du voltmètre, mesurez Ueff.
Calculez le rapport Umax / Ueff.
Régler le GBF sur signal en créneaux et une fréquence de 15 kHz.
Conservez la même amplitude que précédemment..
Réglez kx et ky de façon à pouvoir réaliser les mesures les plus précises possibles.
fghij-
Reproduisez, à l’échelle l’oscillogramme obtenu sur votre compte rendu.
Mesurez T. Représentez T sur votre oscillogramme.
En déduire la fréquence f . Comparer-la à la fréquence fixée par le GBF.
A l’aide du voltmètre, mesurez Ueff.
Calculez le rapport Umax / Ueff.
Le rapport Umax / Ueff vaut-il toujours
créneaux ?
IV-
2 pour une tension triangulaire ou pour une tension en
EXERCICES
Exercice 1
Exercice 2