initiation aux appareils de mesure

ESIL, Département matériaux,
TP électronique 1ère année no 1
année 2005-2006
F.A. d’Avitaya, G. Pierrisnard
INITIATION AUX APPAREILS DE MESURE
Maniement de l’oscilloscope et du générateur de signaux périodiques
1 Principe de fonctionnement de l’oscilloscope
C’est un tube cathodique balayé par un faisceau d’électrons. En général, le balayage
horizontal est commandé par une base de temps réglable, c'est à dire un signal en dent de scie
dont on peut faire varier la période (par ex : s’il y a 10 divisions horizontales et que l'on est
sur le calibre 10 ms/division la période de la dent de scie sera de 100 ms) et le balayage
vertical, par une tension variable à étudier V(t). On obtient ainsi une image de V(t) sur l’écran.
L’échelle verticale est aussi réglable afin de visualiser soit l’ensemble des variations de V(t),
soit d’amplifier une partie du signal pour observer des détails.
2 Erreurs à ne pas commettre
Cet appareil comprend des tensions internes de 10 kV : toujours le brancher sur une
prise à la terre.
Sur les bornes de l’appareil, des fiches peuvent se connecter. Elles comportent une partie
mécanique qui évitent l’arrachement : ne pas laisser traîner des câbles connectés sur le sol
car on risque de faire tomber l’appareil par terre ou de le prendre sur le pied.
Avant d’allumer l’appareil, vérifier que le balayage horizontal est réglé sur 50 ms ou
moins et que le bouton d’intensité n’est pas réglé à plus que mi-course : un faisceau trop
intense avec un balayage trop lent risque d’endommager l’écran.
3 Observation d’un signal périodique
Le générateur de signaux que vous allez avoir à utiliser possède différentes sorties et
différents réglages. Décrivez-les et expliquez leurs spécificités.
Un des réglages permet de superposer au signal variable une tension continue positive ou
négative. Quel est le réglage qui permet de visualiser sur l'oscilloscope les deux composantes
continue et alternative, ou seulement la composante alternative ? A votre avis quelle est la
1
différence entre les deux réglages (i.e. quel composant électronique permet de réaliser cette
fonction) ?
Branchez la sortie du générateur sur l’entrée A. Mettez le trigger (déclenchement) sur la
source A. Réglez le générateur afin d’obtenir un signal sinusoïdal de période 1,2 kHz et
d’amplitude 300 mV.
Quels sont les réglages de l’oscilloscope que vous avez utilisé ?
Ampl/div :
Time/div :
Trigger level :
Trigger slope :
….
4 Illustration de la fonction trigger
Changez le réglage de trigger level. Qu’observez-vous ?
Réglez maintenant le générateur afin d’obtenir un signal carré. Changez trigger slope de + à –
et vice-versa. Qu’observez-vous ?
5 Mesures de temps caractéristiques
On va maintenant travailler avec des signaux carrés. Quel réglage devez-vous absolument
faire pour éviter une déformation des signaux carrés ?
En cas de transitions, par exemple une impulsion ou bien le passage d’un niveau logique 0
au niveau logique 1, on définit souvent le temps de montée ou de descente de la transition
comme le temps qu’il faut pour passer de 10% à 90% de la variation. Mesurez les temps de
montée et de descente des signaux carrés précédents.
Repassez sur la fonction sinusoïdale et mesurez le temps de montée de la transition V=0 à
Vmax. Vérifiez par le calcul que votre résultat est compatible avec la fréquence du signal.
6 Utilisation des voies A et B
Pour cette manipulation il faut utiliser deux générateurs avec leurs réglages précédents.
Branchez l’un sur la voie A et l’autre sur la voie B. Qu’observez-vous sur la voie B quand the
trigger est sur la voie A ? De même, qu’observez-vous sur la voie A quand the trigger est sur
la voie B ? Conclusions ?
2
Mesure de tensions et de courants
7 Alimentation flottante
Votre poste de TP est équipé d'une alimentation continue dite flottante. Que signifie ce
terme ? Par quelle expérience peut-on démontrer le caractère flottant de l'alimentation ? Pour
faire cette expérience vous pouvez utiliser un voltmètre numérique ou un oscilloscope.
En supposant que l'oscilloscope est raccordé à la terre (ce qui est bien entendu le cas pour
des raisons de sécurité que l'on vous demande d'expliquer) et en ne raccordant qu'un seul
câble à l'entrée A ou B de l'oscilloscope, que doit-on faire pour visualiser une tension positive
? Une tension négative ?
8 Mesures de tension
Considérons le circuit simple suivant :
V
R
La tension V est une tension continue de valeur 10 V et R est une résistance qui vaut 10 kΩ.
Faire le montage et ajustez à 10 V, au moyen du multimètre, la tension de l'alimentation
lorsqu'elle n'est pas raccordée à la résistance. Une fois cette valeur fixée, raccordez
l'alimentation à la résistance et mesurez à nouveau la valeur de la tension qui est en fait la
valeur de la tension aux bornes de la résistance. Quelle doit être la caractéristique essentielle
d'un bon mesureur de tension ?
9 Mesures de courant
Indiquez quelles sont, à votre avis, les différentes méthodes possibles (compte tenu, bien
sûr, du matériel, dont vous disposez) pour mesurer le courant dans le circuit.
Parmi les méthodes, il en existe une qui utilise l'oscilloscope. En utilisant cette méthode et
moyennant une modification du circuit comment est-il possible de visualiser sur l'oscilloscope
la réponse I = f(V) c'est à dire, en fait, de tracer la loi d'Ohm ? Expliquez vos branchements.
3