Texte de labs NYB

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Oscilloscope et générateur de
fonctions
Buts
Apprendre à utiliser l’oscilloscope pour observer et mesurer des
grandeurs physiques.
Comprendre le fonctionnement d’un circuit de redressement.
Matériel
Oscilloscope GwINSTEK GDS 2062 (description de l’appareil en page
7)
Générateur de fréquence (description de l’appareil en page 7)
Voltmètre numérique
Transformateur
Batterie de 4 piles de 1,5 volts
Plaquette de montage
Résistance, condensateur et diodes (4)
Fils de raccordement
Interrupteur à bouton
Théorie
Dans plusieurs appareils de mesure, la grandeur étudiée est convertie en
un déplacement d’une aiguille ou en affichage numérique. S’il est
nécessaire d’étudier les variations d’une grandeur en fonction d’une
autre (en fonction du temps par exemple), de nombreuses mesures
doivent être effectuées, ce qui n’est possible que si les variations se
produisent lentement.
L’oscilloscope, de par le principe même de son fonctionnement, occupe
une place privilégiée parmi les divers instruments de mesure en
électronique.
En utilisant un oscilloscope, il est possible de faire apparaître
instantanément une courbe, traduction du lien unissant les valeurs
des deux grandeurs (voltage en fonction du temps) et ceci, même
pour des phénomènes très rapides.
Sur l’écran de l’oscilloscope, on dispose de deux coordonnées : l’une
correspond au déplacement vertical du spot, l’autre à son déplacement
horizontal.
Manipulations
1. Mesure de tensions constantes
Reliez les bornes de la batterie à l’entrée du signal 1 de l’oscilloscope.
En utilisant les diverses tensions de la batterie, vérifiez le déplacement
de la trace vers le haut ainsi que vers le bas.
Des tensions constantes sont des tensions qui ne varient pas avec le
temps. La représentation graphique de telles tensions en fonction du
temps donne une droite horizontale. Mesurez les différentes tensions
données par votre batterie de piles. Comparez les valeurs lues à
l’oscilloscope à celles que vous obtenez avec le voltmètre numérique.

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Tableau 1
Piles
Oscilloscope
Voltmètre
numérique
1,5 V
±
±
3,0 V
±
±
4,5 V
±
±
6,0 V
±
±
2. Mesures de tensions variables
L’oscilloscope permet l’observation et la mesure de tensions qui varient
rapidement avec le temps; on peut ainsi obtenir les amplitudes et les
fréquences de tels signaux électriques.
Comme première source de tension variable, utilisez le générateur de
fréquences.
Le générateur de fréquences
Un générateur de fréquences est un appareil fournissant une tension dont
la valeur varie dans le temps. Les formes d’ondes disponibles sur
l’appareil mis à votre disposition sont : onde sinusoïdale, onde carrée et
onde triangulaire. Les boutons de réglage vous permettent de faire varier
l’amplitude des ondes de même que leur fréquence.
L’onde sinusoïdale
Examinez d’abord attentivement les boutons de réglage qui permettent
de choisir la fréquence du signal produit par l’oscillateur et ajustez-les
pour que la fréquence de la tension sinusoïdale soit de 1 000 Hz.
Appliquez ce signal à l’entrée 1 de l’oscilloscope. Une belle courbe
sinusoïdale devrait apparaître sur votre écran. Si ce n’est pas le cas,
vérifiez la position des boutons du générateur de fréquence.
En examinant la courbe à l’écran, ajustez avec le bouton « Output
level » du générateur la valeur de l’amplitude A à environ 2 V
(valeur maximale de la différence de potentiel). Mesurez la période T
(temps requis pour faire un cycle). Notez la fréquence f et inscrivez
vos résultats dans la figure qui suit. Cette fréquence correspond-t-elle
à celle inscrite sur le générateur de fréquences ?
Onde
sinusoïdale
Sortie
Mise en
fonction
Onde
carrée
Réglage
amplitude
Réglage de
fréquence
Maintenir
position :off

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H z
s
V
t
T
=
f
=
A = V
L’onde carrée
Observez et mesurez les caractéristiques d’une tension ayant la forme
d’une onde carrée dont vous fixerez la fréquence à 250 Hz. En
examinant la courbe à l’écran, notez les valeurs de l’amplitude A et de la
période T. Notez la fréquence f et inscrivez vos résultats ci-dessous.
Cette fréquence correspond-t-elle à celle inscrite sur le générateur de
fréquences ?
f = Hz
A = V
V
t
T = s
3. Le transformateur
Branchez la sortie du transformateur à l’entrée du signal 1 de
l’oscilloscope. Mesurez l’amplitude de la tension alternative que vous
observez, puis calculez la fréquence du signal.
Remplacez l’oscilloscope par le multimètre numérique avec le sélecteur
en position
V
afin de lire la tension efficace Veff et notez cette valeur.
Tableau 2
6,3 VAC
12,6 VAC
Période (s)
Fréquence (Hz)
Amplitude
Vmax(V)
Veff
(multimètre)
Vérifiez que
2
max eff V V=
4. Circuit de redressement simple
Montez le circuit suivant en introduisant une diode dans le circuit.
Représentez alors la tension aux bornes de la résistance et mesurez la
valeur maximale Vmax de cette tension.

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t
VR
Vmax = ___________________
5. Circuit de redressement double
Montez le circuit suivant en introduisant un pont de diodes dans le
circuit.
Réalisez le circuit sur la planchette:
Représentez alors la tension aux bornes de la résistance et mesurez la
valeur maximale Vmax de cette tension.
t
VR
Vmax = ___________________
Expliquez la forme de la tension observée.
6. Circuit de filtration (bloc d’alimentation)
Montez le circuit suivant en ajoutant un condensateur en parallèle avec
la résistance; vous avez ainsi un petit bloc d’alimentation (source de
courant continu).
Réalisez le circuit sur la planchette:

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Représentez alors la tension observée aux bornes de la
résistance et mesurez la valeur maximale Vmax de cette
tension.
t
VR
Vmax = ___________________
Oscilloscope GwInstek GDS-2062