Lycée Viette TSI 1. T.P. cours 04 oscilloscope G.B.F. multimètres. P DV P DH écran fluorescent

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1 Lycée Viee TSI 1 T.P. cours 04 oscilloscope G.B.F. mulimères I. Principe de foncionnemen de l oscilloscope à ube cahodique 1. Descripion F C W A 1 A 2 vide spo P DV P DH écran fluorescen F filamen C cahode A 1 e A 2 anodes de focalisaion W wehnel P DV plaques de déviaion vericale P DH plaques de déviaion horizonale l'écran es divisé en 10 divisions horizonales e 8 vericales Un oscilloscope ser à visualiser : une ension en foncion du emps : u 1 ou A () e / ou u 2 ou B () une ension en foncion d'une aure ension : u 1 ou A = f ( u 2 ou B ) Les impédances d enrée de chaque voie son équivalenes à une résisance de 1 MΩ en parallèle avec un condensaeur de 25 pf. 2. La base de emps Les plaques P DH son soumises à une ension inerne en dens de scie (ension de balayage) u b Le spo se déplace auomaiquemen horizonalemen de gauche à droie de l'écran ( viesse consane ). Dès qu'il aein l'exrémié droie, il revien quasi-insananémen à gauche. Le balayage perme de graduer l'axe des abscisses en uniés de emps ( SEC/DIV). Ce sysème seul ne perme pas d'obenir une courbe sable sur l'écran, il faudra uiliser un sysème de déclenchemen pour qu'un signal périodique se répèe ideniquemen à lui-même sur l'écran. 3. Déclenchemen Pour avoir une image sable d'un phénomène périodique, on déclenche le dépar de la den de scie par le signal que l'on veu observer ( ou par un aure : EXT. ou ). emps mor Rabeux Michel Page 1

2 Lycée Viee TSI 1 II. Présenaion de l oscilloscope Hammeg HM réglage de la base de emps e du rigger réglage verical de la voie I réglage verical de la voie II III. Présenaion de l oscilloscope numérique Tekronix TDS 1002 ( ou 210 ) Ce oscilloscope ne compore pas de ube cahodique. Le panneau avan es divisé en zones de foncionnemen commandes vericales avec rois menus CH 1, CH2 e MATH. Ces menus permeen de fixer les paramères des signaux ( couplage CC, CA, masse ), limien ( ou non ) la bande passane ( afin de réduire le brui ), sélecionnen l amplificaion ( Vols/Div ) en Gros ou Fin, permeen l uilisaion de la sonde compensarice, réalisen les opéraions mahémaiques ( CH1 + CH2, CH1 - CH2,... ) ( pour les opéraions somme ou différence les deux voies doiven êre à la même échelle ). Pour supprimer un signal de l écran, appuyer sur la ouche CH1 MENU ou CH2 MENU deux fois. commandes horizonales avec le menu HORIZONTAL qui perme de créer une zone reardée ( zoom d une parie du signal ) e d inhiber une parie du signal. commandes de déclenchemen avec le menu TRIGGER qui perme de régler le déclenchemen. Les différens réglages du déclenchemen fronal son : la pene, la source, le mode ( Auo, Normal ou Monocoup ) e le couplage ( CA, CC, Reje brui, Reje HF, Reje BF ). La ouche TRIGGER VIEW perme d afficher le signal de déclenchemen ( lorsqu elle es mainenue enfoncée ) au lieu du signal de la voie. ouches de commandes SAUV./RAP. MESURES pour enregisrer ou réablir les signaux ou les configuraions pour accéder les mesures suivanes : valeur efficace, valeur moyenne, valeur crêe-crêe, période, fréquence, ACQUISITION pour régler les paramères d acquisiion Rabeux Michel Page 2

3 Lycée Viee TSI 1 AFFICHAGE CURSEURS UTILITAIRE AUTOSET RECOPIE RUN/STOP pour déerminer la présenaion de signaux e en pariculier le choix du mode XY pour permere d afficher les curseurs emps ou ension pour choisir la langue, réaliser un calibrage auomaique e afficher les menus du sysème pour régler auomaiquemen les commandes pour effecuer une copie d écran avec inerface pour lancer e arrêer l acquisiion de signaux III. Observaions de signaux fournis par un généraeur basse fréquence Le GBF peu délivrer un signal sinusoïdal, un signal en créneaux, un signal en den de scie e un signal coninu. Dans chaque cas, on peu régler l'ampliude e la fréquence du signal. Ces ensions peuven êre symériques par rappor à la masse, mais on peu inroduire une ension coninue de décalage ( Offse). De plus on peu faire varier le rappor cyclique du signal. Le GBF possède la foncion wobulaion qui perme de faire varier de façon coninue la fréquence au cours du emps ( de façon linéaire ou logarihmique ). Pour les branchemens, uiliser ( quand c es possible ) les câbles coaxiaux. Le câble coaxial conien deux conduceurs cylindriques de même axe. conduceur isolan conduceur Aux exrémiés du câble coaxial se rouven des fiches BNC ou des fiches bananes ( l embou mâle es relié au conduceur inerne e l embou femelle es relié au conduceur exerne ). Pour les converisseurs BNC banane, l embou rouge es relié au conduceur inerne e le noir au conduceur exerne. De plus c es le conduceur exerne qui es relié à la masse. 1. Observaions qualiaives Observer à l'oscilloscope les diverses ensions de sorie délivrées par le GBF ( aenion aux branchemen de la masse ) avec e sans offse, e en faisan varier le rappor cyclique. Observer l'influence des différenes ouches sur l'oscillogramme observé. 2. Mesure d'une ension alernaive Définiions e relaions enre diverses ensions * valeur moyenne d'une ension périodique u() : + * valeur efficace vraie d'une ension périodique u() : ( ) * la ension u() peu s'écrire : u() = U DC + u AC () U DC 1 + T = u( ').d ' T 1 T 2 Ueff. vraie = u( ') d ' T 1 T 2 UAC = u AC ( ') d ' T + * valeur efficace de la composane alernaive : ( ) * relaion enre les rois ensions : U eff. vraie 2 = U AC 2 + U DC 2 Rabeux Michel Page 3

4 Lycée Viee TSI 1 Signal sinusoïdal sans composane coninue ( N 200 Hz e 50 khz ) u() = U m.cos(ω. + ϕ) * La relaion enre U eff e U m dans le cas du signal sinusoïdal es : U =. * Appliquer une ension de valeur maximale 2 V ( mesure à l'aide de l'oscilloscope ), mesurer cee ension à l'aide du mulimère. Comparer les résulas. U eff ( oscilloscope ) U eff ( ) N = 200 Hz N = 50 khz Signal sinusoïdal avec une composane coninue ( N 200 Hz e 50 khz ) u() = U DC + U m.cos(ω. + ϕ) * Appliquer une ension avec U DC = 2 V e U AC = 2 V ( mesure à l aide de l'oscilloscope ) * Mesurer U DC e U AC e U eff vraie, avec le ( True Roo Mean Square ). ( vériable racine carrée de la moyenne du carré ) Vérifier la relaion U eff. vraie 2 = U AC 2 + U DC 2 U DC U AC U eff vraie N = 200 Hz N = 50 khz Signaux carrés e riangulaires sans composane coninue ( N = 200 Hz e 50 khz ) * Pour un signal carré U eff = U m, pour un signal riangulaire U =. * Appliquer une ension avec U m = 2 V mesure à l'aide de l'oscilloscope e U eff à l'aide du, vérifier les relaions précédenes. N = 200 Hz N = 50 khz Signal carré U AC Signal riangulaire U AC 3. Mesure de déphasage à l aide de l oscilloscope Réaliser le monage suivan : R GBF u 1 () C u 2 () R = 1 kω C = 1 µf N = 200 Hz Déerminer la phase de u 2 () par rappor à u 1 () par la mesure du décalage emporelle e à l aide de la figure de Lissajou. Soien : u 1 = U 1 max cos ( ω ) e u 2 = U 2 max cos ( ω + ϕ ) deux grandeurs sinusoïdales de même fréquence, ϕ es la phase de u 2 par rappor à u 1 ( grandeur algébrique ). ϕ=2.π δ =2.π.δ. ( ϕ en radian ) ϕ=360δ =360.δ. ( ϕ en degré ) Rabeux Michel Page 4

5 Lycée Viee TSI 1 u 1 () u 2 () u 1 u 2 δ T Dans le cas de la figure u 1 () e en avance sur u 2 () donc ϕ < 0 La différence de phase ϕ peu se déerminer à l'aide d un phasemère ou d un l'oscilloscope Trois possibiliés : méhode des 9 carreaux : en décalibran la base de emps, une demipériode occupe 9 carreaux 1 carreaux correspond à 20 Courbe 1 Courbe 2 Le décalage enre les deux courbes es de 2 carreaux, 1 carreau correspond à 20, le déphasage es donc de 40. La courbe 1 es en avance de phase sur la courbe 2 en mesuran δ Résula : δ = ϕ = u 2 es en sur u 1 Rabeux Michel Page 5

6 - U 1max -U 1 u 1 Lycée Viee TSI 1 en uilisan la foncion XY de l oscilloscope u 2 (u 1 ) es une ellipse. u 2 U 2max U 2 - U 2 U 1 U 1max - U 2max u 1 = ± U 1 lorsque u 2 = 0 donc. +ϕ=± π ± =. ± π ϕ =±. ϕ ϕ = de même ϕ = Dans le cas de figure précéden cos(ϕ) es posiif. Si la figure es décrie dans le sens horaire alors ϕ 0, π si elle es décrie dans le sens rigonomérique ϕ 0, π Si le grand axe de l'ellipse es siué dans les deux aures quadrans alors cos(ϕ) es négaif. Si la figure es décrie dans le sens horaire alors ϕ π,π si elle es décrie dans le sens rigonomérique ϕ π,.π Maériel 1 oscilloscope Tekronix TDS 1002 ( ou 210 ) 1 G.B.F. 1 mulimère T.R.M.S. 1 plaque Labedec 1 résisance 1 kω 1 condensaeur 1 µf 1 câble coaxial ( BNC-BNC ) 1 câble coaxial ( BNC-banane ) au bureau 1 oscilloscope analogique Hammeg 1 G.B.F. 1 plaque Labedec 1 résisance 1 kω 1 condensaeur 1 µf 1 câble coaxial ( BNC-BNC ) 1 câble coaxial ( BNC-banane ) Rabeux Michel Page 6

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