Manuel TP : Mesures à l'oscilloscope

TP-´ ELECTRONIQUE 2017-2018
TP N.01
Mesures `a l’oscilloscope num´erique
OBJECTIFS DU TP
— se (re) familiariser avec les fonctions de l’oscilloscope num´erique , des g´en´erateurs (alimentation
stabilis´ee et GBF) et des multim`etres num´eriques .
— en profiter pour effectuer quelques r´evisions d’´electricit´e.
1 Description de la face avant :
Un oscilloscope est un voltm`etre permettant d’afficher une tension (ou plusieurs simultan´ement)
en fonction du temps. L’appareil utilis´e ici est un mod`ele num´erique RIGOL DS-1000E qui permet
de m´emoriser les signaux re¸cus afin de les ´etudier mˆeme lorsque le ph´enom`ene qui les a produit est
termin´e. Pour mesurer la tension uAB sur la borne voie 1, il faut relier la borne A du circuit sur la
borne rouge et la borne B sur la borne de masse (noire) de l’entr´ee 1 de l’oscilloscope.
—Vertical control : R´eglages d’entr´ees et de sensibilit´es verticales.
—Horizontal control : Sensibilit´e horizontale.
—Tigger control : Mode et seuil de d´eclenchement.
—Run control buttons : Passage en mode tout automatique et Lancement d’une acquisition /
Arrˆet de l’enregistrement.
—Common menu buttons : ”Mesure, curseur. . . ”
—Multi-fonction Knob : D´efilement dans les menus (validation en appuyant).
—Signal input channel : Activation de l’affichage de la voie 1 ou 2 (des connexions doivent
ˆetre r´ealis´ees sur la prise correspondante)
—REF : M´emorisation et rappel d’une courbe.
—Bouton Menu On/Off : D´efilement dans les menus (validation en appuyant), S´election dans
les menus contextuels.
—Bouton REF : M´emoriser des courbes et visualiser des courbes d´ej`a m´emoris´ee.
L’oscilloscope est muni d’une cl´e USB, vous pourrez r´ecup´erer les oscillographes (par exemple au
format bmp en appuyant sur save/recall du menu Measure.
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2 Affichage sur l’´ecran LCD :
3 R´eglages initiaux du GBF :
Voici les principales zones de r´eglages du GBF `a connaˆıtre :
R´eglages initiaux du GBF :
•les boutons LEVEL, SYMMETRY et DC OFFSET sont positionn´es `a mi-course ;
•• les boutons poussoirs -20 dB ne doivent pas ˆetre enfonc´es.
4 Comment naviguer dans les menus ?
— Pour ouvrir un menu il suffit de cliquer dessus. Par exemple on s´electionne le menu Measure,
son contenu apparaˆıt tel que l’image ci-dessous.
— Pour d´evelopper un sous-menu, on appuie sur le bouton situ´e `a droite du sous-menu. Voir
ci-dessous pour ouvrir le sous-menu Temps.
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— Pour naviguer dans ce sous-menu on utilise le bouton de d´efilement et on appuie dessus
pour valider.
— Pour revenir en arri`ere dans l’arborescence des menus on appuie sur le bouton ON/OFF.
5 Visualisation d’une tension :
But : R´egler le GBF de fa¸con `a ce qu’il fournisse une tension sinuso¨ ıdale de fr´equence 400 Hz
d’amplitude 5V.
•Brancher la sortie OUTPUT du GBF (V´erifier ce branchement `a la voie 1 de l’oscilloscope `a
l’aide d’un fil noir pour relier les masses et d’un fil rouge pour l’autre borne ;
•• R´egler la voie 1 de l’oscilloscope en position AC (faire d´efiler le sous-menu Couplage et
s´electionner DC ou AC)
•R´egler le GBF sur une tension sinuso¨ ıdale ;
•R´egler la gamme de fr´equence (bouton) puis la fr´equence (potentiom`etre) afin que l’afficheur
digital indique une fr´equence de 400Hz.
•R´egler la base de temps, appel´ee aussi le balayage,() afin de visualiser 3 p´eriodes compl`etes du
signal `a l’´ecran ;
•Ajuster la sensibilit´e verticale (calibre) pour que le signal soit optimis´e `a l’´ecran.
•Agir sur le g´en´erateur pour ajouter une composante continue au signal de fa¸con `a obtenir une
tension sinuso¨ ıdale variant entre -1 et +4 V.
Remarque :
L’amplitude d’une tension sinuso¨ ıdale correspond `a sa valeur maximale. Sa valeur crˆete-crˆete
correspond `a l’intervalle de tension entre sa valeur minimale et sa valeur maximale.
1. Mesurer `a l’oscilloscope la fr´equence, la p´eriode et la valeur moyenne du signalVmoy.
Noter les valeurs obtenues. Commenter la valeur moyenne obtenue.
2. Mesurer Vrms pour ce signal. Comparer la valeur obtenue avec la grandeur Vmax
√2. Comment
appelle-t-on en fran¸cais ?
3. L’oscilloscope dispose aussi d’une fonction ”curseurs” qui peut ˆetre int´eressante : Activer le
menu Cursor pour faire apparaitre les curseurs de tension (curseurs horizontaux). Les mesures
s’affichent sur l’´ecran.
4. De la mˆeme mani`ere, utiliser judicieusement les curseurs temporels (curseurs verticaux) pour
d´eterminer le plus pr´ecis´ement possible la p´eriode du signal.
5.1 Comment afficher un signal automatiquement ?
L’oscilloscope a une fonction automatique qui configure automatiquement l’oscilloscope pour affi-
cher au mieux le signal d’entr´ee. Lorsque vous appuyer sur le bouton AUTO , l’oscilloscope s’allume
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et mesure toutes les voies qui ont des signaux appliqu´es, et s´electionne la gamme de base de temps en
fonction de la source de d´eclenchement. La source d´eclenchement choisie est la voie ayant le plus petit
num´ero et qui a un signal appliqu´e.
- Presser la touche AUTO.
Quand vous pressez le bouton AUTO, l’oscilloscope change de configuration pour afficher le signal.
Il ajuste automatiquement les calibres verticaux et horizontaux aussi bien que les autres modes de
configuration..
5.2 Comment r´egler le signal verticalement ?
Prise en main rapide sur une voie, CH1 par exemple :
1. Presser CH1. L’inscription CH1 et la sensibilit´e
verticale sur cette voie apparaissent en bas `a
gauche de l’´ecran.
2. D´eplacer le signal verticalement `a l’aide du bouton
POSITION. Il sera parfois utile de faire le z´ero sur
la voie s´electionn´ee. Pour cela il suffit d’appuyer
sur le bouton POSITION.
3. R´egler la sensibilit´e verticale avec le bouton
SCALE pour que le signal apparaisse au mieux
sur toute la hauteur de l’´ecran. Il convient g´en´e-
ralement de d´ebuter avec des sensibilit´es verticales
´elev´ees (5 V/div par exemple), la courbe est alors
tr`es tass´ee puis de diminuer afin de grossir verti-
calement le signal.
Remarque : La sensibilit´e verticale peut changer
selon le mode Grossier (5 V/div puis 2 V/div...)
ou Fin. Pour basculer d’un mode vers un autre il
suffit d’appuyer sur le bouton SCALE.
5.3 Compl´ements : DC ou AC sur une voie ?
Lorsque la voie, CH1 par exemple, est coupl´ee en DC cela signifie que le signal est observ´e sans
modifications sur la voie. Un couplage AC signifie que le signal est observ´e sans sa composante continue.
- Pour choisir le couplage il faut s´electionner la voie, CH1 par exemple, faire d´efiler le sous-menu
Couplage et s´electionner DC ou AC.
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5.4 Comment configurer le signal horizontalement ?
Prise en main rapide :
— Modifier la base des temps c’est `a dire l’´echelle horizontale avec
le bouton SCALE. La valeur de la base des temps est donn´ee
en bas de l’´ecran, vers la droite, dans notre exemple elle est de
100 ms/div.
—´ Eventuellement la courbe peut ˆetre d´eplac´ee horizontalement
avec le bouton POSITION.
— G´en´eralement on observe le signal en CH1 ou CH2 en fonction
du temps. Il peut s’av´erer utile d’´etudier le signal en CH2 en
fonction de celui en CH1, on parle de mode X-Y.
— S´electionner le MENU de HORIZONTAL, faire d´efiler le
sous-menu Time Base et s´electionner X-Y.
5.5 Comment stabiliser un signal en r´eglant le niveau de d´eclenchement ?
5.5.1 Prise en main rapide :
Tr`es souvent pour stabiliser un signal il faut modifier le niveau de d´eclenchement c’est `a dire la
valeur de la tension pour laquelle le balayage d´ebutera.
- Modifier ce niveau de d´eclenchement avec le bouton LEVEL pour stabiliser le signal.
5.5.2 Compl´ements :
1. Choix de la voie et du type de d´eclenche-
ment :
L’oscilloscope doit ˆetre synchronis´e sur un signal.
C’est g´en´eralement le signal inject´e sur la voie 1
qui sert `a la synchronisation. Pour cela, appuyez
sur le bouton : ”TRIGGER MENU”. En ap-
puyant sur le bouton situ´e en face la case Source,
vous s´electionnerez CH1.
On doit ´egalement indiquer le style de d´eclen-
chement souhait´e : exemple : PENTE MON-
TANTE OU DESCENDANTE.
2. R´eglage du seuil de d´eclenchement :
Sur le cˆot´e gauche de l’´ecran, se trouve une fl`eche.
Elle indique le niveau (ou seuil) de d´eclenchement
de l’oscilloscope. Attention elle peut ˆetre cach´ee
par la fl`eche indiquant la voie 1 ou 2. Il faut que
cette fl`eche soit situ´eem entre le minimum et le
maximum de la tension de la voie de synchronisa-
tion. Si ce n’est pas le cas, l’oscillogramme n’est
pas stable. Pour le rendre stable, c’est `a dire d´e-
clencher correctement l’oscilloscope, il faut r´egler
le bouton rotatif LEVEL dans la colonne TRIG-
GER.
Remarque : En haut `a droite de l’´ecran, est affich´ee la voie de synchronisation ainsi que la valeur du
seuil de d´eclenchement de l’oscilloscope .
3. R´eglage de la position horizontale de d´eclenchement :
En haut de l’´ecran, se trouve une fl`eche . Elle indique la position horizontale du d´eclenchement de
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