GPA-220 ANALYSE DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES Cahier d

GPA-220 1
Département de génie de la production automatisée
GPA-220
ANALYSE DES CIRCUITS ÉLECTRIQUES
Cahier d'instruction pour les laboratoires
Rachid Aissaoui
Professeur

GPA-220 2
Révisé: décembre 2003
Dans ce cahier d'instructions, les exercices de laboratoire sont en majeure partie tirés du manuel
de laboratoire "Introductory Circuits for Electrical and Computer Engineering" des auteurs J.W.
Nilsson et S.A. Riedel (Prentice Hall).
TABLE DES MATIÈRES
Chapitre 1 : Rédaction du rapport de laboratoire............................................................................ 4
1. Introduction............................................................................................................................. 4
2. But........................................................................................................................................... 4
3. Équipements............................................................................................................................ 4
4. Pré-laboratoire......................................................................................................................... 4
5. Méthodes................................................................................................................................. 4
6. Résultats.................................................................................................................................. 4
7. Conclusion .............................................................................................................................. 5
Chapitre 2 : Mesures électriques..................................................................................................... 6
1. Le multimètre.......................................................................................................................... 6
2. Mesure de résistance............................................................................................................... 7
3. Mesure de tension et de courant.............................................................................................. 7
4. Le Protoboard.......................................................................................................................... 7
5. Calcul de la résistance et de l'erreur........................................................................................ 9
6. Mesure d'une résistance inconnue......................................................................................... 10
7. Conclusion générale.............................................................................................................. 10
Chapitre 3 : Division de la tension et du courant.......................................................................... 11
1. Mesure des valeurs des éléments des circuits....................................................................... 12
2. Préparation d'une table de données....................................................................................... 12
3. Prise des données du diviseur de tension.............................................................................. 12
4. Observation du diviseur en courant ...................................................................................... 13
5. Le potentiomètre ................................................................................................................... 13
6. Conception d'un circuit ......................................................................................................... 14
Chapitre 4 - Théorème de Thévenin et conception d'interface. .................................................... 15
1. Montage du circuit Thévenin équivalent. ............................................................................. 16
2. Conception d'interface ou de couplage ................................................................................. 16
3. Transfert maximum de puissance ......................................................................................... 17
Chapitre 5 : Introduction à l'amplificateur opérationnel............................................................... 19
1. Préparation des sources d'alimentation................................................................................. 20
2. Branchement de l'ampli opérationnel ................................................................................... 21
3. L'amplificateur inverseur ...................................................................................................... 23
4. L'amplificateur non-inverseur............................................................................................... 24
5. Simulation de l'amplificateur opérationnel........................................................................... 25
Chapitre 6 : Introduction au générateur de fonctions et à l'oscilloscope ...................................... 26

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Chapitre 7 : Formes d'ondes exponentielles ................................................................................. 28
1. Le générateur de fonction ..................................................................................................... 29
2. Oscilloscope.......................................................................................................................... 29
3. Calcul de la constante de temps............................................................................................ 30
4. Le cycle de charge ................................................................................................................ 31
5. Condensateurs séries et parallèles......................................................................................... 31
6. Conclusion ............................................................................................................................ 31
Chapitre 8 : Analyse de la réponse à un échelon .......................................................................... 32
1. L'équation caractéristique. .................................................................................................... 32
2. Circuit réel ............................................................................................................................ 33
3. CAO sur PSPICE .................................................................................................................. 33
4. Conclusion ............................................................................................................................ 34
ANNEXE A- Erreurs et analyse d'erreurs .................................................................................... 35
A.1 Erreur humaine................................................................................................................... 36
A.2 Erreur du système............................................................................................................... 36
A.3 Erreurs Stochastiques......................................................................................................... 37
ANNEXE B - Code de couleur pour les résistances..................................................................... 38
ANNEXE C - Génération et mesure de signaux dynamiques ...................................................... 39
C.1 Le générateur de fonction................................................................................................... 39
C.2 Sélection de la forme d'onde .............................................................................................. 40
C.3 Ajustement de la fréquence................................................................................................ 40
C.4 Ajustement de l'amplitude.................................................................................................. 40
C.5 Ajustement de la valeur moyenne de la sortie Vmoy........................................................... 40
C.6 L'oscilloscope..................................................................................................................... 41

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Chapitre 1 : Rédaction du rapport de laboratoire
Format standard de présentation de votre laboratoire
1. Introduction
Commencez chaque laboratoire avec le nom de l'expérience et une description brève du
problème.
2. But
Posez l'objectif à atteindre pendant la réalisation de ce laboratoire.
3. Équipements
Faites une liste des composants et des équipements requis pour l'exercice. Pour être complet,
incluez le nom du manufacturier, le modèle et une description des équipements pour les essais.
Pour chaque composant, inscrivez leur valeur nominale (ex: R1 = 50 Ω, ¼ W).
4. Pré-laboratoire
Ce travail devrait être fait avant votre entrée au laboratoire. Mettez tous les calculs que vous avez
faits pour le pré-laboratoire.
5. Méthodes
Expliquez les méthodes que vous utilisez pendant le laboratoire pour arriver aux résultats que
vous présenterez dans la section suivante. Il s'agit de décrire les manipulations que vous avez
faites et la démarche que vous suivez pour atteindre le but fixé au début du laboratoire. Votre
rapport doit être explicite, clair et détaillé. Le lecteur ne devrait pas être renvoyé à d'autres
documents pour comprendre votre procédure. Cela n'implique pas que vous deviez copier mot à
mot les textes de référence. Écrivez seulement et de façon claire, ce vers quoi cette méthode vous
amène et ce qu'elle vous permet d'accomplir. Des notes brèves, associées à des schémas et aux
données que vous avez obtenues devraient fournir tous les détails relatifs à la procédure. Faites la
même chose pour chaque sous-section.
6. Résultats
Présentez vos données, figures, schémas, tableaux et observations. Quand vous enregistrez des
données numériques indiquez bien leurs sources. Si ce sont des données calculées, indiquez
«théoriques» ou «calculées ». Quand ce sont des données mesurées, étiquetez-les comme telles.
Indiquez toujours ces données numériques avec leurs unités complètes. Représentez les schémas
électriques des circuits testés en respectant les symboles conventionnels (ampèremètre, source,
voltmètre,...).

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7. Conclusion
Cette section est très importante. Contrairement au corps de l'exercice, permettez vous un style
d'écriture plus narratif. Expliquez ce que vous avez appris et le processus qui vous a mené à cette
conception finale. Expliquez les écarts par rapport à ce que vous vous attendiez en utilisant une
analyse des erreurs pour supporter vos idées. Vos conclusions, bien que sommaires, doivent être
complètes.
Préparation et organisation
a) Bien lire l'exercice demandé pour le laboratoire et faire la section pré-laboratoire avant
de venir au labo (préparez éventuellement les tableaux nécessaires). Une petite
préparation peut réduire considérablement le temps au labo.
b) Bien dessiner vos schémas et les esquisses des présentations sur l'oscilloscope pour
aider à expliquer vos résultats. Inscrivez toutes vos données, observations et calculs
dans votre rapport à la section Résultats.
c) Il est important qu'un ingénieur communique ses idées efficacement. Faites attention à
la qualité de votre français.
d) Il est préférable que vous utilisiez un seul côté de la page (recto).
L'informatique en ingénierie
a) Analyser une longue suite de données à la main est laborieux et sujet à erreur. Autant
que possible, utilisez un chiffrier électronique tel que Excel. De plus, ce logiciel vous
permettra de présenter vos données sous formes graphiques et de les imprimer.
b) Un logiciel PSPICE existe dans une version qui est limitée à un certain nombre de
composants. Toutefois, il est complet en ce qui concerne les fonctions à accomplir. Il
est installé sur les ordinateurs personnels du laboratoire et restreint aux étudiants de ce
cours. Les étudiants qui désirent en avoir une copie pour leur propre ordinateur
personnel, doivent s'adresser au professeur responsable du cours. Il nécessite Windows
95, 98, NT ou XP, et environ 34 Mo sur le disque dur.
c) Insérez et collez dans votre rapport les pages générées par l'ordinateur. À moins que
l'imprimé soit beaucoup plus petit qu'une page complète, collez la page entière.
En conclusion, faites un effort consciencieux pour incorporer dans ces exercices de laboratoire
toutes les connaissances acquises dans les autres cours d'ingénierie et de sciences. Pratiquez
l'élargissement de vos connaissances.