Laboratoire #2 Fonctions de transfert et diagrammes blocs
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Dispositifs d’asservissement Laboratoire: Fonctions de transfert et diagrammes blocs Ce laboratoire consiste à manipuler des circuits électroniques (amplificateur, filtre) pour simuler un système d’ordre 2. La fonction de transfert globale pourra être vérifiée avec et sans contre-réaction pour diverses valeurs de gain. L’effet du gain sur le facteur d’amortissement, la fréquence naturelle, la fréquence d’oscillation (s’il y a lieu), la constante de temps sera étudiée. Un tableau synthèse des valeurs finales sera érigé pour permettre une analyse comparative. PRÉPARATION: Convertissez le circuit suivant en un diagramme bloc. Calculez, pour un gain global (sans contre-réaction) de 1, 2, 10 et de 40, le facteur d’amortissement, la fréquence naturelle, la fréquence d’oscillation (si il y a lieu), la constante de temps, le gain C.C. du circuit, ainsi que l’amplitude à la sortie, avec et sans contre-réaction, lorsque l’on applique une onde carré de 0.2V. Remplissez le tableau synthèse en page 2. EXPÉRIENCE: Le circuit sera assemblé à l’aide d’amplificateurs opérationnels LF347. Étape préalable : Le cœur du circuit est composé de 2 filtres passe-bas du premier ordre. Pour s’assurer que chaque filtre possède la bonne fréquence de coupure, nous allons mesurer cette dernière. Montez le premier filtre seulement. Appliquez l’onde carrée à l’entrée du 1er filtre, à basse fréquence (~100Hz), tout en observant la tension de sortie à l’oscilloscope. Mesurez le temps de montée et déterminez la fréquence de coupure à l’aide de cette mesure. (à partir de τ) Déterminer, également la fréquence de coupure à l’aide de la méthode du -3dB, expérimentalement. (Tel qu’étudié précédemment dans votre programme) Nous pourrons alors comparer les deux méthodes. Remplissez le tableau suivant : Temps de montée (10% à90%) mesuré du 1 ier filtre passe-bas Fréquence de coupure calculée Fréquence de coupure mesurée (à l’aide du -3dB) Montez et reliez le 2 ième filtre du circuit au générateur et répétez les mêmes étapes. Remplissez le tableau suivant : Temps de montée (10% à90%) mesuré du 2 ième filtre passe-bas Fréquence de coupure calculée Fréquence de coupure mesurée (à l’aide du -3dB) Une fois les filtres vérifiés, montez le circuit, un étage à la fois et assurez vous que chaque étage fonctionne adéquatement. Esquissez la forme d’onde, à la sortie, sur papier millimétrique (ou capturez à l’ordinateur) en indiquant toutes les caractéristiques. Mesurez le temps de montée du système global. Répétez pour un gain global en boucle ouverte de 1, 2, 10, 40 avec et sans contreréaction. Mesurez le temps de montée global avec un gain de 40 avec contre-réaction. RAPPORT: Le rapport doit inclure les éléments suivants: La préparation, les formes d’ondes, les observations ainsi qu’une analyse des résultats obtenues. La réponse aux questions Tableau synthèse Pour AVbo =1 Temps de montée du 1 ier filtre passe-bas Temps de montée du 2 ième filtre passe-bas Temps de montée du système global Sans contre-réaction AVbo=1 AVbo=2 AVbo=10 AVbo=40 AVbf ------------- n a 1, 2 a 1, 2 Avec contre-réaction AVbf n AVbo=1 AVbo=2 AVbo=10 AVbo=40 Pour AVbf =40 Temps de montée du système global AVbo= Gain en boucle ouverte AVbf= Gain en boucle fermée Questions : 1) Quel sont les effets de la contre réaction dans ce circuit? 2) Quel est l’effet du gain sur la sortie a. En boucle ouverte ? b. En boucle fermée ? 3) Mise en situation : Un artiste qui monte sur scène et tourne accidentellement, de façon excessive, le volume d’un amplificateur alors que le microphone est en fonction. Que se passe-t-il ? Quel parallèle peut ’on exercer entre ce scénario et le laboratoire ? Expliquez. 4) Quelle conclusion peut’ on tirer en comparant le temps de montée du système global avec le temps de montée de chaque étage ? 5) Au no. 4, est-ce qu’on peut dire qu’il y a un pôle dominant (c.-à-d. qui influence le plus la sortie)? Si oui, lequel ? 6) Quel est l’effet de la contre-réaction et le gain sur le temps de montée ?
