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U RR m0 U (R) m osc ! !

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Academic year: 2022

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IMPÉDANCE D'ENTRÉE ; BANDE PASSANTE ; FILTRAGE - TP

1. Résistance d'entrée d’un oscilloscope

• On peut également proposer une méthode “originale” de mesure de la résistance dʼentrée dʼun oscilloscope (ou dʼun voltmètre quelconque) ; on réalise pour cela le montage ci-contre.

◊ remarque : cette manipulation est possible en régime continu, mais plus facile en régime sinusoïdal (à condition que la fréquence reste inférieure à

≈ 500 Hz pour un voltmètre de qualité ordinaire).

• Initialement, avec R = 0, on observe lʼamplitude Um0 du signal sur lʼoscilloscope ; puis on augmente progressivement la résistance R jusquʼà observer une amplitude Um(R) nettement plus faible (par exemple environ la moitié, ce qui peut nécessiter ≈ 1 à 10 M

Ω

selon l'oscilloscope).

• Étant donné que r << Rosc, montrer que :

!

Um0

Um(R) ≈ 1 +

!

R

Rosc puis (à l'aide d'une représentation gra- phique affine) en déduire la résistance de lʼoscilloscope.

2. Impédance d'entrée du mode AC d'un oscilloscope

• En mode AC (alternative current), l'oscillos- cope comporte une capacité d'entrée en série avec la résistance d'entrée aux bornes de laquelle il effectue les mesures.

• Utiliser le mode AC ; imposer l'amplitude du signal sinusoïdal du générateur ; étudier l'ampli- tude du signal observé sur l'oscilloscope en fonction de la fréquence (en partant de 100 Hz vers les basses fréquences) ; en déduire la capacité d'entrée du mode AC.

◊ remarque : comparer au mode DC (direct current) pour vérifier que les variations d'ampli- tude observées sont bien liées au mode d'ob- servation et non au générateur.

3. Capacité parasite d'entrée d'un oscilloscope

• La proximité des fils dans les circuits des entrées crée une capacité parasite d'entrée, en parallèle avec la résistance d'entrée aux bornes de laquelle sont effectuées les mesures. À cela s'ajoute la capacité para- site des câbles coaxiaux (100 pF.m-1).

• En mode DC, tracer les diagrammes de Bode d'un pont diviseur de tension avec deux résistances R = 1 MΩ (en partant de 100 Hz vers les hautes fréquences) ; en déduire la capacité parasite d'entrée.

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2

4. Bande passante d'un voltmètre

• Imposer l'amplitude du signal sinusoïdal du générateur ; utiliser le mode DC de l'oscilloscope pour contrôler l'amplitude et vérifier qu'elle est indépendante de la fréquence jusqu'à plusieurs centaines de kHz (ceci consiste à vérifier que le générateur et l'oscilloscope ne limitent pas la bande passante étudiée).

• Brancher un voltmètre en parallèle ; étudier la valeur efficace apparente du signal en fonction de la fréquence (en partant de 50 Hz vers les hautes fré- quences) ; déterminer la limite de bande passante du voltmètre.

◊ remarque : il est intéressant de tester plusieurs voltmètres ; comparer un voltmètre “ordinaire” et un voltmètre de qualité supérieure.

5. Filtrage de fréquences

• À l'aide de deux générateurs B.F. et d'un montage “sommateur” (dont ici le fonctionnement détaillé importe peu), construire un signal somme de deux signaux sinusoïdaux d'amplitudes comparables et de fréquences différentes (≈ 50 Hz et ≈ 1000 Hz).

◊ remarque : il est en général préférable d'utiliser des résistances entre 1 kΩ et 100 kΩ.

• Réaliser un filtre RC (ajouté en sortie du montage précédent) pour “isoler” l'une des deux composantes.

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3

IMPÉDANCE D'ENTRÉE ; BANDE PASSANTE ; FILTRAGE - TP

Matériel (10 groupes) Pour chaque groupe

1 oscilloscope 3 adaptateurs BNC 2 générateurs BF

12 fils (des longs et des courts)

2 câbles coaxiaux (BNC dʼun seul côté) 2 câbles coaxiaux (BNC des deux côtés) 1 raccord BNC en “T”

2 contrôleurs électroniques 1 boite de résistors x1 à x1000 Ω 1 boite de résistors x100 kΩ 1 A.O. avec son alimentation

Au bureau

divers résistors ≈ 100 Ω à 100 kΩ

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◊ remarque : en traçant plusieurs courbes “iso-surfaciques”, on peut aussi préciser que la “mesure algébrique” du gradient est d'autant plus grande que ces

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☞ remarque : de façon générale, la dérivée d'un vecteur unitaire par rapport à un angle de rotation est le produit vectoriel du vecteur unitaire de l'axe de

R R R R R R " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " u u u u u u u u u u u u u u u " " u u u u " u u u u u u u u u OM O O M O v OM O v v v v O v v v O M v O O M O O O O O ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

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