TP 09 Mesures électriques

TP 09 Mesures électriques
Lycée Polyvalent de Montbéliard - Physique-Chimie - TSI 1 - 2016-2017
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Résistances de sortie et d’entrée
Capacités exigibles
− Étudier l’influence des résistances d’entrée et de sortie sur le signal délivré par
un GBF sur la mesure effectuée par un oscilloscope ou un multimètre.
− Préciser la perturbation induite par l’appareil de mesure sur le montage et ses limites (bande
passante, résistance d’entrée).
Pour lui faire délivrer une tension continu, on peut réaliser un signal de très hautes
fréquence, de basse amplitude et avec un off-set.
Mesurer par ailleurs la tension aux bornes de cette résistance avec un multimètre.
En déduire la valeur de Rsortie en utilisant le point de mesure particulier U = E0 /2.
Matériel : un GBF, un générateur continu, un oscilloscope, deux multimètres, des
résistances (trois de 3.3 MW et une de 4.7 MW), une boîte Labdec, une boîte à décades de
résistance.
1.2
On souhaite mettre en évidence les effets des résistances d’entrée et de sortie dans
les appareils électroniques.
Un voltmètre idéal est supposé de résistance infinie. Ainsi, l’appareil de mesure ne perturbe pas le système en absorbant une partie du courant. En réalité, un voltmètre possède une résistance
interne grande mais finie comme représenté sur le schéma ci-contre.
1.1
Résistance de sortie d’un GBF
Un Générateur Basse Fréquence
(GBF) est un générateur de tension permettant de produire des signaux sinusoïdaux. Comme tous les générateurs réels,
il peut être modélisé par un générateur
de Thévenin. La résistance interne de ce
générateur constitue la résistance de sortie.
Montrer que lorsque ce générateur débite sur une résistance R, la tension U
mesurée au multimètre vaut alors
R
E0 .
U=
Rsortie + R
Générateur réel
E0
Rsortie
R
i
U
Mesure de la résistance de sortie : Faire débiter au GBF une tension continue et constante sur une résistance variable R. Mesurer avec un multimètre la tension
sortant du GBF.
Maxime Champion - www.mchampion.fr
Résistance d’entrée d’un oscilloscope ou d’un multimètre
Mesure de la résistance d’entrée : Avec un GBF générant une tension
continue, on réalise le montage ci-contre.
On prendra R1 ≈ 5 MΩ et R2 ≈ 10 MΩ.
Réaliser un nouveau schéma intégrant le caractère réel du voltmètre, puis,
en utilisant un pont diviseur de tension,
expliquer la valeur mesurée au voltmètre
(oscilloscope ou multimètre). En déduire
la valeur Rentrée .
V
i
Rentrée
Fig. 1 – Modèle d’un voltmètre réel. Le
voltmètre représenté dans le schéma est
idéal (de résistance infinie).
R1
E
R2
V
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TP 09 : Mesures électriques
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Maxime Champion
Caractéristique d’une diode
Capacités exigibles
La caractéristique de la diode peut être modélisée en deux parties linéaires suivant
la zone de fonctionnement :
. Pour u < Us , on a i = 0, et donc la diode est bloquante. Elle peut être modélisée
par un interrupteur ouvert.
. Pour u > Us , la caractéristique peut être approchée par l’équation
− Étudier la caractéristique d’un dipôle pouvant être éventuellement non-linéaire et
mettre en œuvre un capteur dans un dispositif expérimental.
− Tracer la caractéristique statique d’un capteur.
− Gérer, dans un circuit électronique, les contraintes liées à la liaison masse.
Matériel : deux multimètres, une alimentation stabilisée, une boîte à décades de
résistance, une diode.
i = Gdyn (u − Us )
On souhaite étudier un dipôle non linéaire en traçant sa caractéristique.
2.1
ou
u = Us + Rdyn i ,
où Gdyn est la conductance dynamique et Rdyn = 1/Gdyn la résistance dynamique (de l’ordre du Ohm). Dans cette zone, la diode peut être modélisée par un
générateur de Thévenin ou de Norton.
Principe d’une diode
Une diode est un dipôle passif, non symétrique (elle a un sens dans un montage)
et non linéaire (sa caractéristique statique n’est pas une droite).
2.2
Mesure de la caractéristique
Brancher un générateur de tension en série avec une diode et une boîte à décade
de résistance. On mesurera la tension aux bornes de la diode et le courant qui la
traverse.
u
i
Montrer par la mesure et graphiquement que la variation de résistance modifie le
point de fonctionnement du circuit.
L’équation de la caractéristique dans les limites de fonctionnement usuel est
u
i(u) = I0 exp
−1 ,
u0
En déduire une méthode de mesure de la caractéristique de la diode et la mettre
en œuvre. En déduire les valeurs de Us et Rdyn .
où la tension u0 dépend de la diode et de la température. I0 est de l’ordre de 100 nA.
i
0
u
Us
Fig. 2 – Caractéristique d’une diode
2/2