l`oscilloscope

L’OSCILLOSCOPE.
Un oscilloscope permet de visualiser les variations d'une tension en fonction du temps.
Mais son utilisation est plus générale : la plupart des phénomènes physiques qui varient rapidement au cours du
temps peuvent être étudiés grâce à un oscilloscope.
Il existe en effet toutes sortes de capteurs permettant de convertir une grandeur physique en tension :
- un microphone convertit une onde sonore en tension variable ;
- des électrodes placées sur le corps humain fournissent une tension variable, qui permet de suivre les
battements du coeur (électrocardiogramme) …
1. PRINCIPE.
• Le canon à électrons.
• L’écran fluorescent.
L’écran est recouvert d'une substance fluorescente qui émet de la lumière sous l'impact des électrons : la tache
lumineuse obtenue est appelée le spot.
• Les plaques de déviation.
• Les circuits électroniques.
- Pour dévier un faisceau d'électrons, il faut appliquer une tension élevée entre les deux plaques : les tensions
étudiées doivent être amplifiées par un amplificateur de tension.
- Lors d'une utilisation normale, la déviation horizontale est provoquée par un dispositif de balayage, appelé aussi
base de temps.
Une plaque métallique, la cathode, chauffée par un filament émet des
électrons.
On applique une haute tension entre la cathode et l’anode : les électrons,
chargés négativement, sont attirés et accélérés par l'anode, ils traversent
l'anode et à la sortie, on obtient un faisceau d'électrons.
Quand un faisceau d"électrons passe entre 2 plaques reliées aux bornes +
et - d'un générateur, il subit une déviation : les électrons chargés - sont
attirés par la plaque + et repoussés par la plaque -.
Les 2 plaques XX' sont les plaques de déviation horizontales ;
Les 2 plaques YY' sont les plaques de déviation verticales.

2. CARACTERISTIQUES D'UNE TENSION VARIABLE.
Prenons l'exemple d'une tension alternative sinusoïdale :
• Cette tension est périodique car la courbe est constituée par la répétition du même motif.
Par définition, on appelle :
période T la durée au bout de laquelle la tension retrouve la même valeur ;
fréquence f le nombre de périodes par seconde ;
amplitude Um la valeur maximale de la tension.
- Sur l'écran de l'oscilloscope, on détermine la période T à l'aide de la sensibilité horizontale.
Pour la figure ci-dessus, la période correspond à 4 divisions horizontales :
1 div ………………
4div .……………...
Donc la période de cette tension est T = …………
- On calcule la fréquence f à l'aide de la relation
f = où
Ici T = 2 ms = ……..………. d'où f = …………………………….
- Sur l'écran de l'oscilloscope, on détermine l’amplitude Um à l'aide de la sensibilité verticale.
Pour la figure ci-dessus, l'amplitude correspond à 2 divisions verticales :
1 div ………………..
2 div ………………..
Donc l'amplitude de cette tension est Um = …………
On utilise parfois la tension crête à crête notée Ucc qui représente la différence entre la valeur maximale de la
tension et sa valeur minimale.
Pour la figure ci-dessus, la tension crête à crête correspond à 4 divisions verticales : Ucc = ……………………
(on vérifie que Ucc = ……..Um)
• Cette tension est dite alternative car elle est tantôt
positive (alternance positive), tantôt négative (alternance
négative), ce qui signifie que la borne du générateur
branchée sur l'entrée de l'oscilloscope est alternativement
positive et négative.
• Cette tension est dite sinusoïdale car la forme de la
courbe est une sinusoïde (fonction sinus ou cosinus).
T est la période exprimée en secondes (s)
f est la fréquence exprimée en hertz (Hz)

3. UTILISATION.
2.1. Description des commandes.
L'oscilloscope permet de visualiser 2 tensions simultanément : c'est un oscilloscope bicourbe, qui possède 2
entrées notées YA et YB.
Commandes générales (en haut à gauche)
- Mettre l'appareil sous tension avec le bouton (1) ;
- Régler la luminosité de la trace avec le bouton (2) et la finesse de la trace avec le bouton (3).
Déviation horizontale (en haut à droite)
• On distingue :
- le bouton de cadrage horizontal (4) permettant de centrer la trace ;
- le bouton de réglage de la sensibilité horizontale (7) qui permet de régler la vitesse du balayage :
horizontalement, 1 carreau correspond à la valeur indiquée par ce bouton.
On peut ainsi mesurer la période d'un signal.

- le bouton de réglage fin de la vitesse de balayage (6) : si ce bouton n'est pas à « zéro » (à fond à gauche),
les valeurs indiquées par le bouton de sensibilité horizontale sont fausses !
- les autres boutons concernent la synchronisation du balayage horizontal.
Pour une utilisation courante, tous les boutons (6) à (12) doivent être sortis, le bouton (5) NIVEAU étant à « zéro ».
Déviation verticale (en bas, voie A à gauche, voie B à droite)
• Une série de 5 boutons permet de sélectionner les signaux visualisés :
- Le bouton YA (13) permet de visualiser la tension de l'entrée YA en fonction du temps ;
- Le bouton YB (17) permet de visualiser la tension de l'entrée YB en fonction du temps ;
- Le bouton DUAL (15) permet de visualiser simultanément les tensions des entrées YA et YB ;
- Le bouton ADD (16) permet de visualiser la somme des tensions des 2 entrées (YA + YB) en fonction du temps
(la sensibilité verticale doit être la même sur les deux entrées YA et YB).
- Le bouton XY (14) permet de visualiser la tension de l'entrée YB en fonction de la tension de l'entrée YA.
• Pour chacune des voies YA et YB, il existe :
- un commutateur d'entrée à 3 positions (18) et (24) :
Position  : seule la composante alternative est transmise, la composante continue est bloquée ;
Position  : elle correspond à une utilisation normale permettant de visualiser les tensions continues et
alternatives ;
Position 0 : la tension observée est nulle, ce qui permet de régler le zéro.
- un bouton de cadrage vertical (20) et (21) permettant de déplacer verticalement la trace.
Réglage du zéro : on place le commutateur d'entrée sur la position 0 et on aligne la trace (à l'aide du
bouton de cadrage) avec la ligne centrale de l'écran ; on remet ensuite le commutateur d'entrée sur la position .
- un bouton de réglage de la sensibilité verticale (19) et (23) permettant de fixer l'amplitude du signal observé
sur la voie concernée (l'amplitude de la tension est égale au nombre de carreaux qu'elle occupe multiplié par le
coefficient de déviation exprimé en V ou en mV).
- un bouton supplémentaire -YB (22) permettant d'observer l'opposée de la tension observée sur la voie YB.

2.2. Expériences.
Étude du balayage (déviation horizontale)
- Choisir le balayage le plus lent. Qu'observe-t-on ? ………………………………………………………………..
- Augmenter progressivement la vitesse de balayage et chercher la valeur limite pour laquelle l’oeil distingue
encore le déplacement du spot. Noter cette valeur : …………………………………………………………………
- Calculer le temps T que met le spot pour parcourir la largeur de l'écran (soit 10 cm). T = ……………………….
- Qu'observe-t-on si on augmente la vitesse de balayage ? …………………………………………………………..
Le phénomène observé est dû à la persistance rétinienne.
Quelle est la durée minimale entre 2 images pour que l'oeil puisse les distinguer ? ………………………………...
Étude d'une tension continue (déviation verticale)
- Brancher une pile aux bornes de l'entrée YA : la borne (-) sur la masse (borne noire) et la borne (+) sur l'entrée
(borne rouge). Qu'observe-t-on ? …………………………………………………………………………………….
- Mesurer la déviation verticale pour 2 valeurs de la sensibilité verticale.
………………………………………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………...
En déduire la valeur de la tension aux bornes de la pile.
………………………………………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………...
Quelle est la valeur de la sensibilité verticale permettant d'obtenir la mesure la plus précise ? ……………………..
- Inverser les branchements de la pile. Qu'observe-t-on ? …………………………………………………………...
Etude d'une tension variable
- Brancher le GBF aux bornes de l'oscilloscope.
Relier la masse du GBF à la masse de l'oscilloscope et la sortie du GBF sur l'entrée de l'oscilloscope.
- Régler le GBF : sélectionner la forme triangulaire, une fréquence de l'ordre de 1,5 kHz et une amplitude de
l'ordre de 1,5 V.
- Régler l'oscilloscope : choisir une sensibilité horizontale de 1 ms / div et une sensibilité verticale de 0, 5 V / div.
Dessiner la figure observée sur l'écran de l'oscilloscope.
- Mesurer :
- l’amplitude Umax = …………….
- la tension crête à crête Ucc= …………….
- la période T = .…………….
- la fréquence f = ……………..