Étude d`un circuit RC en régime périodique

BTS IPM1
Synthèse TP 4
Étude d'un circuit RC en régime périodique
1. Préparation de la source de tension
On utilise l'oscilloscope, connecté comme un voltmètre, pour régler une tension de sortie
du GBF dont les caractéristiques sont : tension sinusoïdale, maximum 5V, minimum
1V, fréquence f 1,0 kHz . C'est au GBF qu'ont lieu les choix concernant la tension !!
Une mesure avec un voltmètre DC fournit 3V, avec un multimètre AC 1,4V (et en
A2
AC+DC 3,3V : en effet, U
avec U 0 3 V et A 2 V ).
U
2
2. Étude du circuit CR et de la tension de sortie uR
2.1.Sur le schéma du circuit, la maille principale comporte le générateur (GBF), le
condensateur de capacité C et le dipôle ohmique de résistance R.
2.2.Les autres éléments sont ajoutés par la suite.
2.3.Tensions visualisées : u sur YA (CH1) et uR sur YB (CH2).
2
0
2.4.On mesure en AC+DC : U 3,3 V , U R 1,4 V et U C 3V . On remarque que les
valeurs efficaces ne s'ajoutent pas et ne vérifient donc pas la loi des mailles. Ce sont les
valeurs instantanées qui vérifient les lois !!
En AC : on mesure U 1,4 V , U R 1,4V et U C 0 V , ce qui ne veut pas dire qu'il
y a vérification de la loi.
2.5.Les valeurs moyennes sont : u t
3,0 V , u C t
3,0 V et u R t
0V
2.6.Donner une relation entre U , u et U R .
En élevant les tensions au carré, on a : U
Régimes périodiques
2
11 V ,
u
2
2
9,0 V et U R 2V .
1/2
Semestre 1
2
On constate sans peine que : U
2
u
2
U 2R ce qui peut aussi se traduire par :
2
U AC DC
u U AC .
2.7.Lorsqu'on met CH1 (donc u t ) de l'oscilloscope en position AC, les courbes de
u t et de u R t se superposent (si elles ont la même sensibilité verticale).
Ainsi, la position AC ne laisse pas voir la composante continue de u t
alors qu'en
DC l'intégralité de la tension est vue.
C'est également ce que réalise le circuit CR, on dit qu'il « filtre » (« ne laisse pas
passer ») la composante continue.
2.8.Lorsqu'on fait varier la fréquence, on constate que le circuit CR filtre les basses
fréquences alors qu'il transmet les fréquences plus hautes.
Pour votre culture : on parle alors de filtre « passe-haut ».
3. Étude d'un circuit RC et de sa tension de sortie uC
3.1.On règle le GBF de sorte qu'il fournisse une tension u triangulaire alternative, de
fréquence f 500 Hz , d'amplitude A 6 V .
3.2.Réaliser rapide du montage en inversant C et R.
3.3.Relever les oscillogrammes de u et de uC .
3.4.La tension d'entrée est triangulaire alors que la tension de sortie est « quasi
sinusoïdale » d'amplitude plus faible. Le décalage entre les deux courbes semble
avoisiner le quart de période soit 0,5ms avec un retard pris par la tension de sortie uC
par rapport à la tension d'entrée u .
3.5.Les valeurs efficaces sont : U 3,45 V et U C 0,85 V .
Les valeurs moyennes sont nulles. Les tensions sont alternatives.
U
U
3.6.Les rapports :
UC
UC
2
1,2
0,85
2
6
3,45
2
3 pour la tension d'entrée triangulaire et
2
2 . Les rapports sont différents et
U
U
3 tandis que
UC
UC
2 .
3.7.Lorsqu'on fait passer la fréquence de 20Hz à 2kHz, on constate que le système laisse
passer les fréquences basses mais filtre les fréquences hautes.
3.8.Ce système sera donc qualifié de filtre « passe-bas ».
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