IMPÉDANCE D'ENTRÉE ; BANDE PASSANTE ; FILTRAGE - TP



1. Résistance d'entrée d’un oscilloscope

• On peut proposer une méthode “originale” de mesure de la résistance d’entrée RoscR_{osc} d’un oscilloscope (ou d’un voltmètre quelconque) ; on réalise pour cela le montage suivant.

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◊ remarque : cette manipulation est possible en régime continu, mais plus facile en régime sinusoïdal (à condition que la fréquence reste inférieure à ≈500Hz≈500 \:\mathrm{Hz}  pour un voltmètre de qualité ordinaire).

• Avec initialement  R=0R=0  on observe l’amplitude Um0U_{m0} du signal sur l’oscilloscope ; puis on augmente progressivement la résistance RR jusqu’à observer une amplitude Um(R)U_m (R) nettement plus faible (par exemple environ la moitié, ce qui peut nécessiter  ≈1≈1 à 10MΩ10 \:\mathrm{MΩ}  selon l'oscilloscope).

• Étant donné que  r≪Roscr≪R_{osc}  montrer que  Um0Um(R)≈1+RRosc\displaystyle \frac{U_{m0}}{U_m (R)}≈1+\frac{R}{R_{osc}} .  En déduire RoscR_{osc} (à l'aide d'une représentation graphique affine).

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

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

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• Utiliser le mode AC ; imposer l'amplitude du signal sinusoïdal du générateur ; étudier l'amplitude du signal observé sur l'oscilloscope en fonction de la fréquence (en partant de 100Hz100 \:\mathrm{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'amplitude observées sont bien liées au mode d'observation 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 parasite des câbles coaxiaux (100pF.m−1100 \:\mathrm{pF.m^{-1}}).

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• En mode DC, tracer les diagrammes de Bode d'un pont diviseur de tension avec deux résistances  R=1MΩR=1 \:\mathrm{MΩ}  (en partant de 100Hz100 \:\mathrm{Hz} vers les hautes fréquences) ; en déduire la capacité parasite d'entrée.

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\mathrm{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 50Hz50 \:\mathrm{Hz} vers les hautes fréquences) ; 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.
impQuadr_TP_Im/impQuadr_TP-Im3.jpg

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 (≈50Hz≈50 \:\mathrm{Hz} et ≈1000Hz≈1000 \:\mathrm{Hz} ).

impQuadr_TP_Im/impQuadr_TP-Im4.jpg

◊ remarque : il est en général préférable d'utiliser des résistances entre 1kΩ1 \:\mathrm{kΩ} et 100kΩ100 \:\mathrm{kΩ} .

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




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 d’un seul côté)
2 câbles coaxiaux (BNC des deux côtés)
1 raccord BNC en “T”
2 contrôleurs électroniques
1 boite de résistors  ×1×1  à ×1000Ω×1000 \:\mathrm{Ω}
1 boite de résistors ×100kΩ×100 \:\mathrm{kΩ}
1 A.O. avec son alimentation

Au bureau

divers résistors ≈100Ω≈100 \:\mathrm{Ω}  à  100kΩ100 \:\mathrm{kΩ}