IMPÉDANCE D'ENTRÉE ; BANDE PASSANTE ; FILTRAGE

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

R_{osc}

d’un oscilloscope (ou d’un voltmètre quelconque) ; on réalise pour cela le montage suivant.

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

≈500 \:\mathrm{Hz}

pour un voltmètre de qualité ordinaire).

• Avec initialement

R=0

on observe l’amplitude

U_{m0}

du signal sur l’oscilloscope ; puis on augmente progressivement la résistance

R

jusqu’à observer une amplitude

U_m (R)

nettement plus faible (par exemple environ la moitié, ce qui peut nécessiter

≈1

10 \:\mathrm{MΩ}

selon l'oscilloscope).

• Étant donné que

r≪R_{osc}

montrer que

\displaystyle \frac{U_{m0}}{U_m (R)}≈1+\frac{R}{R_{osc}}

. En déduire

R_{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.

• 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

100 \:\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 (

100 \:\mathrm{pF.m^{-1}}

• En mode DC, tracer les diagrammes de Bode d'un pont diviseur de tension avec deux résistances

R=1 \:\mathrm{MΩ}

(en partant de

100 \:\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

\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

50 \:\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.

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 \:\mathrm{Hz}

≈1000 \:\mathrm{Hz}

◊ remarque : il est en général préférable d'utiliser des résistances entre

1 \:\mathrm{kΩ}

100 \:\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

×1000 \:\mathrm{Ω}

1 boite de résistors

×100 \:\mathrm{kΩ}

1 A.O. avec son alimentation

Au bureau

divers résistors

≈100 \:\mathrm{Ω}

100 \:\mathrm{kΩ}