Visite guidée de l`oscilloscope et du générateur de fonctions Buts

NfAp : ____________________
Lab No 4
Montage : ________
Visite guidée de l’oscilloscope
et
du générateur de fonctions
Buts
Apprendre à utiliser l’oscilloscope pour observer et mesurer des
grandeurs physiques reliées principalement à l’électromagnétisme.
Comprendre le fonctionnement d’un circuit de redressement.
Matériel
Oscilloscope GwINSTEK GDS 2062 (voir page 5 et sa description
Générateur de fréquence
dans l’annexe fournie à la fin)
Voltmètre numérique
Transformateur
Interrupteur à bouton
Batterie de 4 piles de 1,5 volts
Plaquette de montage
Résistance, condensateur et diodes (4)
Fils de raccordement
Théorie
Dans plusieurs appareils de mesure, la grandeur étudiée est convertie
en un déplacement d’une aiguille ou d’un curseur (affichage
analogique) ou en indiquant un nombre (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
scientifiques et particulièrement en électronique.
1
NfAp : __________________________
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 qui sont extrêmement rapides.
Sur l’écran de l’oscilloscope, on dispose de deux coordonnées : l’une
correspond au déplacement vertical du spot (tache de lumière produite
par le faisceau d’électrons sur l’écran d’un tube cathodique) l’autre à son
déplacement horizontal.
Avant d’effectuer les manipulations, prenez quelques minutes pour lire
et consulter l’annexe à la page 6, histoire de vous familiariser avec la
fonction des boutons ou des touches de réglage de l’oscilloscope.
Manipulations
1. Mesure de tensions constantes
Allumez l’oscilloscope et reliez d’abord les bornes de la pile de 1,5 V
à l’entrée CH 1 (entrée du signal 1 de l’oscilloscope) 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.
Procédez lentement pour laisser le temps à l’oscilloscope de générer le
signal. Organisez-vous pour constater la variation en lisant ce qui suit.
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 en observant à l’écran la position
du point ou de la ligne horizontale (s’il y a du balayage horizontal).
Procédez lentement pour laisser le temps à l’oscilloscope de générer le
signal. Confirmez ensuite en utilisant la touche « Measure ».
Comparez les valeurs lues à l’oscilloscope à celles que vous obtenez
avec le voltmètre numérique en les fournissant dans le tableau 1.
2
Tableau 1
carrée et onde triangulaire. Les boutons de réglage vous permettent
de faire varier l’amplitude des ondes de même que leur fréquence.
Incertitudes correctement inscrites en utilisant les annexes.
Fournir au verso de la page précédente, les calculs complets menant à la
détermination de chacune des incertitudes inscrites pour 1,5 et 3,0 V
Oscilloscope
Voltmètre numérique
1,5 V
±
±
3,0 V
±
±
sans incertitude
sans incertitude
sans incertitude
sans incertitude
Piles
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.
Onde
Onde
Mise en
sinusoïdale
carrée
fonction
4,5 V
6,0 V
2. Mesures de tensions variables
L’oscilloscope permet l’observation et la mesure de tensions qui
varient très rapidement avec le temps, ce qui est impossible avec le
multimètre. On peut ainsi obtenir les amplitudes et les fréquences de
signaux électriques en plus de visualiser leur forme (carrée,
sinusoïdale, triangulaire, etc.). Comme première source de tension
variable, utilisez le générateur de fonctions « BK Precision » fourni.
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
Réglage de
fréquence
Maintenir
position :off
Sortie
Réglage
amplitude
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 sur la figure qui suit. Cette fréquence correspond-t-elle à
celle inscrite sur le générateur de fréquences ? _______________
3
3. Le transformateur (6,3/12,6 VAC avec bouton pour l’allumer)
Branchez la sortie du transformateur (6,3) à l’entrée du signal 1 de
l’oscilloscope. Mesurez à l’oscilloscope l’amplitude de la tension
alternative ainsi que la période en inscrivant vos valeurs dans le
tableau 2. Répétez pour 12,6. Il se pourrait ici que vous deviez fixer
un zéro arbitraire plus bas si le signal dépasse la valeur maximale de
l’oscilloscope. Dans le rectangle sous le tableau, fournir les calculs
menant à la fréquence du signal obtenu et inscrire cette valeur dans le
tableau qui suit :
6,3 VAC
12,6 VAC
Amplitude Vmax(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 cidessous. Cette fréquence correspond-t-elle à celle inscrite sur le
générateur de fréquences ? ____________
Période (s)
Fréquence (Hz)
Veff (multimètre)
Remplacez l’oscilloscope par le multimètre numérique avec le
sélecteur en position
afin de lire la tension efficace Veff et notez
cette valeur dans le tableau pour 6,3 et 12,4 Volts.
Vérifiez si
:
___________________________________
4
4. Circuit de redressement simple
Montez le circuit suivant en introduisant une diode dans le circuit.
Le passage du courant dans une diode s’effectue uniquement dans le sens de la
flèche et pour bien positionner certaines diodes, le trait vertical sur le schéma
correspond à un trait blanc sur ce composant électronique.
Réalisez le circuit exactement comme sur la planchette en faisant
bien attention aux signes (barres blanches) sur les diodes:
Représentez alors fidèlement la tension obtenue aux bornes de la
résistance et mesurez la valeur maximale Vmax de cette tension
(inclure valeurs de graduation et paramètres de mesure sur ce graphe
avec avec les grandeurs et unités).
Représentez alors fidèlement la tension obtenue aux bornes de la résistance et mesurez la valeur
maximale Vmax de cette tension (inclure valeurs de graduation et paramètres de mesure avec les
grandeurs et unités)
Vmax = __________________
5. Circuit de redressement double
Montez le circuit suivant en introduisant un pont de diodes dans le
circuit. Attention de bien positionner les diodes telles que présentées.
Vmax = ___________________
Expliquez sur la ligne qui suit, la forme de la tension observée ?
5
6. Circuit de filtration (bloc d’alimentation)
Montez le circuit suivant en ajoutant un condensateur en parallèle
avec la résistance. Attention de bien respecter les polarités indiquées.
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Vous avez ainsi
appelle un petit
bloc d’alimentation
(source de courant continu
Oscilloscope GwInstek GDS-2062
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bornes
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la valeur maximale
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Annexes
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7
8
9
10
11
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