Électricité – Rapport de TP TP n°2 : Oscilloscope à mémoire

Électricité – Rapport de TP
TP n°2 : Oscilloscope à mémoire, décharge d’un
condensateur
L’objectif du TP est de manipuler et d’étudier des signaux transitoires dans des
circuits RC et RL afin de déterminer expérimentalement les constantes de temps et un circuit
RLC pour déterminer la pseudo-période, le coefficient d’amortissement et la résistance
critique.
Pour réaliser les expériences nous avons utilisé :
- Une alimentation continue
- Un oscilloscope numérique à mémoire
- Un condensateur de 0.1 µF
- Une résistance variable de 1 à 10 x10 kΩ
- Une résistance variable de 1 à 10 x1 kΩ
Exercice préliminaire

I. Prise en main de l’oscilloscope
Observation d’un signal périodique
On observe le signal fourni par l’oscilloscope lui-même en branchant le connecteur COMP
SONDE. On envoie un signal sur l’entrée CH1 et on appuie sur AUTOSET pour que le système
détermine une configuration permettant une bonne lecture.
On obtient la configuration suivante :
- Sensibilité sur la voie CH1 : 2V/ div
- Mode de couplage : continu
- Vitesse de balayage : 500 s/div
- Type d’affichage : par points
- Mode d’acquisition : Normal
- Paramètre d’atténuation de la sonde : x1
On modifie ensuite la vitesse de balayage et la sensibilité afin d’optimiser les lectures
graphiques. On a alors une vitesse de balayage de 250 s/div et une sensibilité de 1V/ div.
On mesure la période avec les curseurs : 1 ms ce qui donne une fréquence de 1000±26Hz.
On mesure ensuite l’amplitude à l’aide des curseurs : 5±0.1V
Incertitude sur la fréquence : T = Tappareil + Tlecture µs
Étude du temps de montée
En modifiant la vitesse de balayage on observe que le signal carré passe d’une valeur de 0V à
5V en un certain temps. On cherche à déterminer le temps qu’il faut pour que le signal soit
chargé à 95%, c'est-à-dire lorsque l’on atteint :
On observe que ce temps de montée est de 2 ms
Par ailleurs on remarque l’effet d’un moyennage du signal sur la courbe : plus on augmente
le nombre de point sur lesquels on fait la moyenne, plus la courbe est « lissée ». On a alors
des valeurs moins discrètes
Mise en évidence des résolutions en tension et en temps
Après enregistrement de la montée du signal en mode d’affichage par point, on augmente la
sensibilité pour observer le codage 8bits et la vitesse de balayage pour observer les points
distincts formant la courbe.

II. Observation de la décharge d’un condensateur dans une
résistance
On réalise le montage électrique suivant :
On règle l’oscilloscope de la manière suivante : sensibilité 2 V/DIV, déclanchement à 4V en
descendant en mode normal, vitesse de balayage : 10 ms/DIV.
On a C = 0.1 µF, R = 100 kΩ et E = 8V.
On calcul alors la constante de temps théorique :
III. Mesure de la constante de temps pour une décharge unique
On enregistre une décharge et on place de zéro de tension en bas de l’écran afin de réaliser
des mesures.
On mesure des tensions pour des temps donnés et on trace la courbe de la tension de
décharge en échelle semi-logarithmique.
Tension en fonction du temps
Comme en prenant les logarithmes on obtient une droite de pente
C’est légèrement éloigné de la valeur théorique trouvée. Il faut donc prendre en compte
l’impédance d’entrée 1 MΩ de l’oscilloscope.
Ainsi on trouve une valeur Réq = 90909 Ω
Après prise en compte de l’impédance les valeurs théoriques et expérimentales sont
cohérentes.
E
Off
On
C
R
OSC
Temps en ms
Tension en V

Mesure rapide de la constante de temps
Pour u =
20U
= 4 V , on a t = T = 7.5 ms  0,1ms.
On a alors :
τ =
2ln 1,0 2lnT
0,14 ms.
Cette méthode, bien que rapide, manque de précision car la valeur expérimentale n’entre
pas dans l’échelle d’incertitude de la valeur théorique.
IV. Décharge d’une bobine dans une résistance
On réalise le circuit électrique suivant :
On règle l’oscilloscope de la manière suivante : sensibilité 1 V/DIV, déclanchement à -0.5V en
descendant en mode normal, vitesse de balayage : 1 ms/DIV.
La bobine a les caractéristiques suivantes : L = 1 H et r = 395 Ω.
On mesure les valeurs des constantes de temps par la méthode rapide pour R valant 1 k , 2
kΩ et 4 kΩ.
Les valeurs théoriques sont obtenues par le calcul de Rtot étant la résistance totale du
circuit (R+r).
Voici un tableau récapitulatif des résultats :
Valeur de R
Valeur mesurée
Valeur théorique
1 kΩ
0,64 ms
0,72 ms
2 kΩ
0,34 ms
0,42 ms
4 kΩ
0,22 ms
0,23 ms
Les valeurs théoriques et expérimentales sont proches.
E
On
L
r
R=x1kΩ
OSC
Off
IL IR

V. Décharge oscillante
Dans cette partie, on réalise le circuit électrique suivant :
Les valeurs de la bobine et du condensateur sont les mêmes que dans les montages
précédents, à savoir L = 1 H, r = 395 Ω et C = 0.1 µF.
On se place avec une résistance R nulle.
L’oscilloscope est réglé de la manière suivante : sensibilité de 5 V/DIV, vitesse de balayage à
5 ms/DIV, déclanchement à 0.6 V en mode normal et pente descendante.
1) Caractéristiques du circuit
On observe alors un signal sinusoïdal amorti.
Pour augmenter la précision de notre mesure de la pseudo-période, nous avons mesuré 5
périodes consécutives et divisé ce résultat par 10.
Cette valeur expérimentale est proche de la valeur théorique de la période propre donnée
par
E
On
L
r
R=x1kΩ
OSC
C
Off
α