tension utilisant -plusieurs

Université d’El Oued
Faculté des sciences et de la technologie
Filière d’électronique
TP N° 4//
3ème année Licence
Electronique & télécommunications
Réalisé par : LAKHDAR Nacereddine
Oscilloscope Cathodique
1- But
Le but de cette manipulation est d’apprendre à effectuer diverses mesures de signaux à
l’aide de l’oscilloscope.
2- Rappel
L’oscilloscope est un appareil de mesure, il permet de visualiser les variations d’une
tension en fonction du temps ou en fonction d’une autre tension. Il permet aussi de mesurer la
fréquence des signaux alternatifs ainsi que le déphasage entre deux signaux.
3- Procédés de mesures à l’aide de l’oscilloscope
3-1- Mesure de tension
Pour mesurer une tension en utilisant l’une des deux voies de l’oscilloscope, il faudrait
choisir un calibre de telle manière que l’amplitude du signal crête à crête occupe la majeure
partie de l’écran sans dépassement (pour diminuer les causes d’erreur).
Exemple de mesure
Soit un signal Ve(t) sinusoïdal que l’on applique à la voie 1 de l’oscilloscope où le
commutateur de calibre est fixé sur 0.5 V/cm. Sa valeur crête à crête est :
Ve=nombre de cm (nb) × calibre.
Ve=4cm×0.5V/cm=2V crête à crête.
Vemax=2V/2=1V.
3.2 Mesure de fréquence
Pour mesurer la fréquence d’un signal on choisit une position de la base de temps de telle
manière que la période du signal occupe la majeure partie de la longueur de l’écran.
Exemple de mesure
Soit un signal Ve que l’on applique à la voie 1 de l’oscilloscope où le commutateur de calibre
du temps est fixé sur 0.5 ms/cm.
T= nb× calibre.
T=10cm × 0.5 ms/cm.=5ms=5.10-3
d’où F = 1/T=0,2 ×10-3 =200Hz.
3.3 Mesure de déphasage
Pour pouvoir mesurer le déphasage entre deux signaux : il faudrait les observer
simultanément. Pour cela les deux tensions doivent être prises par rapport à un même point
qui est le point de masse.
Première méthode : méthode directe
Soit deux signaux dont l’un est déphasé par rapport à l’autre ; le déphasage (en degrés) est :
j=
t
´ 360°
T
u
t
t
T
Exemple de mesure :
Soient deux signaux Ve et Vs où Vs est en retard de phase par rapport à Ve, on a sur
l’écran :
T= 10 cm et t=2.5 cm
Donc
j=
t
2.5
´ 360° =
´ 360° = 90°
T
10
Deuxième méthode : méthode de Lissajous
a) cas de deux signaux de même fréquence :
Cette méthode consiste à obtenir des courbes dans un plan par déplacement d’un plan dont les
coordonnées sont des fonctions d’un même paramètre.
Pour utiliser cette méthode, mettre l’oscilloscope en balayage horizontal.
Remarque : avant de faire les mesures, fixer le spot au milieu des axes (centre de l’écran).
X=Ve(t) = A sin(wt)
Y=Vs(t) = B sin(wt+φ)
Avec a= 2YX=0
et b= 2Ymax
On montre que sin(φ)= a/b donc : φ = arcsin(a/b)
Exemple de mesure :
Soit l’ellipse en face où
a =4 div et b= 6 div
donc : sin φ= a/b=4/6=0.66
d’ou : φ = arcsin (0.66)=0.72 rad
0.72 rad =41°
a
Cette méthode ne permet pas de connaître le sens du déphasage.
b) cas de deux signaux de fréquences différentes :
On applique à la voie I et la voie II de l'oscilloscope deux signaux de fréquences différentes et
en mettant l’oscilloscope en balayage horizontal (Hor.ext) on obtient une courbe fermée. Si le
rapport Fx/F0 est une fraction irréductible (F0 : fréquence de valeur fixe et Fx fréquence
variable).
Donc on peut déterminer Fx si on connaît la valeur de F0 par relation :
b
FX N X
=
F0
NY
avec : NX est le nombre de contacts de la courbe avec l’horizontal.
NY est le nombre de contacts de la courbe avec le vertical.
Exemple :
Si F0=50Hz et FX=75Hz on obtient la figure suivante :
X
NX=3
NY=2
Y
4- Matériel nécessaire
- oscilloscope
- générateur de tension
- générateur de basse fréquence GBF
- résistance variable
- condensateur
- voltmètre
Manipulation
4.1- Mesure de tension
A l’aide du générateur de tension, appliquer une tension alternative à l’entrée de la voie 1 de
l’oscilloscope :
- relever le signal par point sur une feuille millimétrique
- mesurer son amplitude crête à crête
- mesurer cette tension à l’aide d’un voltmètre
- porter ces valeurs sur le tableau 1.
- interpréter les résultats
V(générateur)
Calibre V/cm
Nb. De cm crête è crête
V crête è crête (V)
V max=V c à c /2v
V du voltmètre (V)
Veff= Vmax /√2 (V)
Tableau -1-
4.2- Mesure de fréquence
A l’aide du GBF, appliquer à l’entrée de la voie 1 de l’oscilloscope, un signal sinusoïdal, carré
puis rectangulaire pour une fréquence supérieure à 100Hz : remplir le tableau -2Signal
F (Hz) affichée sur GBF
Calibre base de temps ms/cm
NB. De cm sur période
T(s)
F=1/T(Hz)
Tableau -2- Interpréter les résultats
4.3 – Mesure de déphasage
a- méthode directe
Voie 1 de l’oscilloscope
Voie 2 de l’oscilloscope
C
G ~
R
Masse de l’oscilloscope
-Réaliser le montage de la figure 4 ou G est un générateur de tension alternative réglé à 6V,
c’est une capacité de valeur égale à 1µf et R est résistance variable.
- Faire varier la résistance R et déterminer le déphasage pour chaque valeur de R (tableau3).
R(KΩ)
T(cm)
t(cm)
φ = t/T*360°
Tableau -3- Interpréter les résultats.
b- méthode de Lissajous
Pour le même montage que celui de la figure 4, déterminer le déphasage selon le tableau -4R(KΩ)
a(cm)
b(cm)
sin φ = a/b
φ=arcsin(a/b) (°)
φ (rad)
Tableau -4-
- Interpréter les résultats.
4- Etalonnage d’un GBF
Il s’agit de vérifier la précision de l’étalonnage en fréquence d’un GBF de fréquence FX
(variable) en prenant comme référence F0 d’un générateur de tension qui est de 50Hz fixe
pour cela :
- Envoyer le signal de GBF sur la voie I de l’oscilloscope et le signal du générateur de tension
sur la voie II, puis faire varier la fréquence du GBF jusqu’à obtenir une figure stable sur
l’écran, relever NX et NY (tableau5).
F(Hz) affiché
NX
NY
NX/NY
FX=f0*NX/NY
Forme de la
courbe
Tableau -5-
- Interpréter les résultats.
Conclusion