6GEI305 Dynamique des systèmes II. Laboratoire #2

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1 6GEI305 Dynamique des systèmes II Laboratoire #2 Introduction aux impédances et à la plaquette de prototypage Automne Objectifs Se familiariser avec les plaquettes de prototypage Concrétiser la notion d impédances Se familiariser avec les équipements de laboratoires 2. Méthodologie Dans ce laboratoire, il sera question de faire des montages électriques pour explorer la notion d impédance. Pour le laboratoire, vous aurez besoin d utiliser un générateur de fonctions, un oscilloscope, une plaquette de prototypage et des composantes diverses. Vous commencerez par faire les circuits demandes, vous connecterez le générateur de fonctions a l entrée et vous observerez les formes d ondes. 3. Notions de base Les plaquettes de prototypage peuvent ressembler à ceci : Figure 1. Plaquette de prototypage 1

2 Ils ont des trous ou on peut insérer des fils et des composantes. Sur cette plaquette, on peut identifier 4 régions : A, B, C et D. Les régions A et D serve à distribuer l alimentation. Les trous de la colonne de gauche sera connecte aux autres trous dans la colonne de gauche. On peut dire qu il y a une connexion verticale ou tous les trous dans la colonne font parti du même nœud. La description qu on vient de faire est seulement vraie pour les régions A et D. Pour les régions B et C, ce sont les lignes horizontales qui sont connectées ensembles. C est-a-dire que les 5 trous en haut de la région B font parti du même nœud. Les 5 trous de la prochaine ligne font parti d un autre nœud. Pour illustrer le point de façon plus explicite, la figure suivante encercle les trous qui font parti de quelques nœuds. Figure 2. Mise en évidence de la position des nœuds Pour connecter les composantes, il faudrait donc insérer les pattes dans les bons trous. Si, par exemple, je voulais faire un circuit RC, je pourrais insérer mes composantes de la façon suivante : Figure 3. Connexion possible pour un circuit RC On voit que une patte du condensateur est connecte a un nœud et que l autre patte du condensateur est connecte a un autre nœud. Dans un circuit RC, une patte du R et connecte a une patte du C. Ces deux pattes se retrouvent donc sur le même nœud, situation qui est illustrée sur la 3 e ligne du montage. Par la suite, l autre résistance est connectée à un autre nœud quelconque. La prochaine étape serait de connecter l alimentation et la masse. Pour les buts de notre expérience, nous allons utiliser un générateur de fonctions. Ce générateur donne des tensions qui peuvent varier. On se connecte à ce générateur avec le câble suivant : Figure 4. Câble utilise pour connecter le générateur de fonctions 2

3 On connecte le fil noir a la masse de notre circuit et le fil rouge ou on veut que le circuit soit alimente. Pour faire un circuit RC passe-bas, le fil rouge devrait être à la patte de la résistance située sur la ligne 6 de la plaquette. Le fil noir, la masse, devrait être connecte au condensateur (ligne 1). Pour voir la sortie, on utilise l oscilloscope. L oscilloscope se branche au circuit avec le câble suivant : Figure 5. Câble utilise pour l oscilloscope Encore une fois, le câble a 2 fils. Un fil avec une pince «alligator» qui représente la masse. L autre pince est utilise pour sélectionner le signal que nous voulons observer. Dans le cas de notre circuit précédent, la pince alligator sera connectée à la ligne 1 tandis que l autre pince sera connectée à la sortie (ligne 3). 4. Travail demandé Avant de commencer, allez voir les techniciens pour qu ils vous fournissent ces choses suivantes : - 2 résistances de 1K - 1 condensateur de 10nF - Une plaquette de prototypage Vous allez faire des prototypes avec des résistances et des condensateurs. a) Diviseur de tension avec resistances Nous savons que le circuit suivant est un diviseur de tension : R1 R2 Figure 6. Diviseur de tension R-R 1. Trouvez l équation de (s) en fonction de (s) Considérez les 3 situations extrêmes suivantes : R1=R2, R1 >> R2 et R1 << R2. 3

4 2. Pour chacun des cas, donnez la valeur de. Considérez le cas, par exemple, ou R1=R2. 3. Comment est-ce que change si avait une basse fréquence? 4. Comment est-ce que change si avait une fréquence élevée? NOTE : Quand on parle de fréquence ici, on parle de s. Donc, dans les équations trouvées en 2, dites comment le est affecte par une grande, une petite et une moyenne valeur de s. Faites le montage sur la plaquette de prototypage avec R1=R2=1K. Appliquez un signal sinusoïdal de 1KHz (pour commencer) avec une amplitude allant de -1v a +1v. 5. Faites changer la fréquence entre 100Hz et 100KHz et discutez de la façon dont change avec la fréquence. Est-ce que ca correspond a la théorie? L oscilloscope a une fonction FFT qui vous permet de voir les composantes en fréquences de votre signal. En insérant un sinus, on devrait avoir un seul pic dans la description en fréquences. Utilisez-le pour regarder la description en fréquences de votre signal d entrée et de votre signal de sortie. 6. Comment change ce pic lorsque vous changez la fréquence en entrée de 100Hz a 100KHz? Transformez maintenant votre signal sinusoïdal en onde carrée. Ceci devrait ce faire simplement en pesant sur la bonne touche sur le générateur de fonction. En même temps, changez la fonction de votre oscilloscope pour voir le signal et ne plus voir la FFT. 7. Décrivez le signal de sortie lorsqu on change la fréquence de l onde carrée de 100Hz à 100KHz. Mettez-vous maintenant en mode FFT et décrivez les pics que vous voyez. 8. Comment changent ces pics lorsqu on change la fréquence de 100Hz à 100KHz? Vous allez maintenant répéter la question 1 et les questions 3 à 8 pour les 2 circuits RC. Les questions 9 à 15 seront pour ce circuit : C R Figure 7. Diviseur de tension C-R 4

5 Et les questions 16 à 22 seront pour le circuit suivant : R C Figure 8. Diviseur de tension R-C On utilise le terme filtre passe bas pour les circuits qui abaissent l amplitude des hautes fréquences pour laisser passer l amplitude des basses fréquences. De façon semblable, on utilise le terme filtre passe haut pour les circuits qui abaissent l amplitude des basses fréquences pour laisser passer les hautes fréquences. 23. Selon les observations faites durant le laboratoire, dites lequel des circuits est un lequel est un filtre passe bas et lequel ne filtre rien du tout. 5. Rapport Répondez aux questions qui ont été posées tout au long du document de laboratoire en incluant les graphiques demandés. Ajoutez quelques phrases, au besoin, pour justifier vos réponses. Ajoutez une section intitulée «Conclusions» à la fin de votre rapport. Dans cette section, j aimerais que vous vous demandiez pourquoi le document de laboratoire a été rédigé de cette façon. Demandez-vous pourquoi on vous a demandé de faire certaines mesures et de faire certaines observations. 6. Barème 3 Points par question /69 6 Points pour la section «Conclusions» /6 5

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