Circuits CA

PHQ260 Circuits CA

Objectifs : Comprendre comment l’impédance complexe d’un circuit affecte l’am- plitude et la phase d’un signal source CA.

Vérifier l’effet d’un filtreRLpasse-bas sur l’allure d’un signal source CA.

Utiliser un pont de composantesRetC pour déterminer une impédance (Rx,Cx) inconnue.

Manipulations expérimentales

Partie 1. Caractéristiques du filtre passe-bas

Dans cette section, on se propose d’étudier expérimentalement le comportement d’un filtre passe-bas. Dans ce type de circuit, il est important de mesurer deux quantités, soient le gain A=V_R/V_S et le déphasage φdu signal de sortie (V_R) par rapport au signal d’entrée (VS) en fonction de la fréquence.

a) Vérifier l’effet d’un filtreRL passe-bas sur l’allure d’un signal source CA.

S R

L

VS VR

Figure 1: Schéma du circuit du filtre RL.

S : source CA (Rigol DG1022) V_S : mesure avec oscilloscope (CH1) VR : mesure avec oscilloscope (CH2)

R : 100Ω L : 2.5 mH

b) Mesurer l’impédance de chacune des composantes du circuit.

c) Utiliser l’oscilloscope pour mesurer le gain A = V_R/V_S et le déphasage φ du signal de sortie (VR) par rapport au signal d’entrée (VS), et ce, en fonction de la fréquence ( f ), entre 100 Hz et 50 kHz (pour au moins 15 valeurs de fréquence).

PHQ260 Circuits CA

Résultats et analyse

— Reporter vos résultats (courbes théoriques et expérimentales du gain et du dépha- sage) sur un graphique. Utiliser une échelle logarithmique pour la fréquence (0.08 kHz à 80 kHz). Discuter de l’allure de vos courbes et expliquer au besoin les écarts entre vos courbes théoriques et expérimentales.

— Comparer la fréquence de coupure théorique à celle obtenue à partir de vos gra- phiques. Estimer la précision de vos mesures et identifier les principales causes d’er- reur.

Partie 2. Pont capacitif mixte d’impédances

Pour cette expérience, vous devez utiliser un pont d’impédances afin de déterminer une impédance inconnue composée d’une résistance (Rx) et d’un condensateur (Cx) placées en série. Cette impédance est placée dans une boite noire (qui porte un numéro). Les composantes R_x etC_x sont entre les bornes noir et bleu de cette boite noire.

Note : Ne pas oublier d’indiquer le numéro de la boite noire dans votre rapport.

a) Réaliser le circuit suivant en prenant des résistances au carbone pour R1 et R₂ et deux boites à décades pour R₃ etC₃. Le choix des valeurs de résistance pourR₁ etR₂ n’est pas imposé mais vous devrez justifier ce choix dans votre rapport de laboratoire.

R₁ 2

R S

3

a b

R_x

3 x

C C

R

Figure 2: Pont capacitif mixte.

3.2

PHQ260 Circuits CA

b) Utiliser une procédure expérimentale qui vous permet de déterminer les valeurs des inconnuesR_x etC_x en équilibrant ce pont d’impédances.

c) Si le temps le permet, répéter l’expérience pour un autre choix de résistances R1 etR2.

Procédure expérimentale

— Dans la section expérimentale, expliquer en détails la procédure expérimentale choisie pour équilibrer le pont d’impédances.

Résultats et analyse

— Présenter un tableau de vos résultats (R3,C3,Rx etCx) pour chacun de vos choix de R1 etR2. Discuter de vos résultats.

— Justifier votre choix de résistances R₁ et R₂ en analysant l’influence de ces valeurs sur la sensibilité de la tension d’équilibre du pont aux variations de R3 etC3. ÉVALUATION SOMMATIVE DES APPRENTISSAGES AU LABORATORE

Note : Ne pas oubliers d’indiquer le numéro de la boite noire dans votre rapport.

Partie 1 :

— Présenter votre graphique du gain (théorique et expérimental) en fonction de la fréquence. Expliquer vos résultats.

Partie 2 :

— Discuter de la procédure expérimentale que vous préconisez afin d’équilibrer le pont d’impédances.

mars 2018

3.3