TP 0: Initiation à l utilisation d un oscilloscope numérique

Transcription

1 FOUGERAY P. ANNE J.F. TP 0: Initiation à l utilisation d un oscilloscope numérique Objectifs : - Le but de cette manipulation est de connaître les fonctionnalités d un oscilloscope numérique bi courbe, afin de pouvoir l utiliser dans les prochains cycles de TP. I Description de l appareil : Un oscilloscope numérique s utilise exactement de la même manière qu un oscilloscope bi courbe cathodique analogique. Retrouver le fonctionnement des différentes fonctions de l oscilloscope et du GBF dans les documentations mises à votre disposition. Copie d écran : La copie d écran se fait avec le logiciel associé DSO3000 sur le bureau de votre PC : DSO3000 : La sauvegarde se fait par l intermédiaire d une liaison USB avec le PC de votre paillasse. Dans le logiciel «DSO3000», il suffit de connecter l ordinateur à l oscilloscope, puis de cliquer sur, puis, puis de déconnecter l oscilloscope., puis de l enregistrer en format jpeg. Les images seront ensuite insérées dans votre traitement de texte préféré. TP0 : Oscillocope Numérique Page 1 JFA & FP 2012

2 Matériels nécessaires : Un oscilloscope numérique DSO3000. Un générateur de tension continue réglable 0-20 V. Un GBF. Une platine de branchement. Une résistance de 1 kω. Un condensateur de 1µF. Une diode à jonction. II Manipulations : II 1 : Réglages préliminaires : Régler le «0» des 2 voies : Mettre le couplage de la voie considérée sur GND, et déplacer la courbe au milieu de l écran. Mettre le couplage de la voie considérée sur CC. Répéter les mêmes opérations pour la voie 2. Les voies sont alors réglées. II-2 : Visualisation d une tension continue : Réaliser le montage suivant comprenant un générateur de tension continue réglable, un voltmètre numérique et l oscilloscope. CH1 et la «masse» représente symboliquement les branchements sur la voie 1 de l oscilloscope. CH1 représente la borne rouge de l adaptateur BNC branché sur la voie 1 et «masse» la borne noire. Régler le générateur sur 3 V. Choisir le couplage approprié pour visualiser une tension continue. Mesure la valeur de la tension avec l oscilloscope et comparer avec l indication du voltmètre. Copier l image de l écran de l oscilloscope sur PC. Puis enregistrer l image en format jpeg. TP0 : Oscillocope Numérique Page 2 JFA & FP 2012

3 II-3 : Visualisation d une tension alternative sinusoïdale : Réaliser le montage suivant comprenant un Générateur Basse Fréquence (GBF), un voltmètre numérique et l oscilloscope. Choisir le bon couplage. Choisir une sensibilité adaptée. Noter sa valeur. Choisir une base de temps adaptée (il faut visualiser deux périodes entières au minimum). Donner une estimation de la valeur : de l amplitude, de la valeur efficace (= amplitude/ 2 ) à comparer à la valeur affichée par le voltmètre, de la période, de la fréquence. Appuyer sur MESURES pour afficher certaines valeurs caractéristiques et sélectionner le type de mesure (efficace, max, etc.) avant de valider votre mesure : de l amplitude, de la valeur efficace (= amplitude/ 2 ) à comparer à la valeur affichée par le voltmètre, de la période, de la fréquence. Comparer les valeurs de l amplitude, de la tension efficace, de la période et de la fréquence à celles que vous avez estimées. Fixer une amplitude de 3 V et une fréquence de 2500 Hz à l aide des valeurs affichées par TP0 : Oscillocope Numérique Page 3 JFA & FP 2012

4 l oscilloscope en mode MESURES. Adapter la sensibilité de la voie et la base de temps. II-4 : Visualisation d une tension alternative triangulaire : Choisir un signal triangulaire de fréquence 1000 Hz et de tension crête-à-crête 10 V. Adapter la sensibilité de la voie ainsi que la base de temps. A partir du signal visualisé sur l écran, estimer la valeur de la pente positive du signal triangulaire. Pour déterminer la valeur d une pente, on peut aussi utiliser le menu du bouton CURSEURS : Choisir la source et type : temps (les curseurs seront alors verticaux et permettront de mesurer la durée Δt entre eux. En choisissant l autre type, les curseurs sont horizontaux et on mesure alors un ΔV entre eux). Deux curseurs apparaissent alors sur l écran. Chacun peut être déplacé en le sélectionnant puis en tournant le bouton multifonctionnel. Placer les curseurs comme suit : A l aide des indications qui apparaissent sur l écran, déterminer la valeur de la pente positive du signal. TP0 : Oscillocope Numérique Page 4 JFA & FP 2012

5 II-5 : Visualisation d une tension alternative rectangulaire : Fixer une tension rectangulaire d amplitude 4 V et de période s. Quel couplage CC ou CA est adapté pour un tel signal? Justifier. Fixer la fréquence du signal rectangulaire à 10 MHz. II-6 : Visualisation d une tension alternative modulée en amplitude : Fixer une tension sinusoïdale modulée en amplitude de fréquence 10kHz, avec un modulant sinusoïdale de 1kHz d amplitude 4 V. Utiliser le bouton Auto-Scale. Le réglage obtenu est-il correct? Justifier. Régler manuellement la courbe de manière à avoir un affichage correct. II-7 : Visualisation de deux signaux : II-7-1 : Utilisation du menu MATH MENU : Réaliser les réglages nécessaires pour que le GBF délivre un signal triangulaire symétrique alternatif de fréquence f = 500 Hz et d une valeur crête à crête de 10 V. Réaliser le montage suivant : TP0 : Oscillocope Numérique Page 5 JFA & FP 2012

6 Faites vérifier le montage avant toute mise sous tension Régler pour que le signal de la voie 2 (u) se superpose au signal de la voie 1 (u g ). Copier les oscillogrammes de u g (t) et u(t) ; préciser clairement le couplage des deux voies de l oscilloscope. A l aide du bouton MATH MENU, faire apparaître le signal de tension aux bornes de la diode u D. Indiquer clairement la procédure suivie sur la face avant de l oscilloscope pour obtenir u D en justifiant. Enlever le signal de la voie 1. Inverser la voie 2. Faire une copie d écran. Quelle opération est réalisée sur la voie lorsqu on sélectionne inverser activer? Désactiver «l inversion» de la voie 2. II-7-2 : Détermination d un déphasage : Soient deux tensions de même fréquence : u 1 (t) = U 1. 2.sin(ωt) et u 2 (t) = U 2. 2 sin(ωt + ϕ) φ représente le déphasage de la tension u 2 (t) par rapport à u 1 (t). Mettre un GBF, et en série la résistance R et le condensateur C. Sur la voie 1, on visualisera la tension délivrée par le GBF, sur la voie 2, la tension aux bornes de la résistance. Fixer une fréquence de 1000 Hz et une amplitude de 5 V. Les sensibilités et la base de temps devront être correctement choisies. TP0 : Oscillocope Numérique Page 6 JFA & FP 2012

7 1 ère méthode : Mesure à l oscilloscope bicourbe. Les deux sinusoïdes observées à l écran étant centrées sur la même horizontale, on règle la base de temps pour qu une période occupe la totalité de l écran. A l aide du bouton CURSEURS, mesurer la valeur du décalage temporel τ. Faire une copie d écran sur lequel doivent apparaître les curseurs correctement positionnés. Calculer le déphasage entre les deux signaux : rad 2.. T 2 ème méthode : mesure à l oscilloscope (figure de Lissajous). Passer en mode XY sur l oscilloscope à l aide du bouton MAIN DELAYED. Choisir mode XY. Le mode XY permet d afficher la courbe donnant la tension de la voie 2 en fonction de la tension de la voie 1. Autrement dit, dans le cas considéré, u = f (u g ). Pour deux tensions sinusoïdales observées en bicourbe, et pour un déphasage φ quelconque, la figure obtenue en monocourbe est une ellipse puisque l on a : X = a.sin(ωt) Y = b.sin(ωt + φ) TP0 : Oscillocope Numérique Page 7 JFA & FP 2012

8 L ordonnée du point M correspond à l ordonnée maximale, soit pour ωt = kπ. La longueur OM vaut donc b. sinφ. D autre part, l ordonnée de A correspond à Y = b. La longueur OA vaut donc b. On en déduit alors l expression du déphasage : Calculer le déphasage entre les deux signaux. 1 Calculer la valeur théorique du déphasage : tan 1 R. C. avec ω = 2. π.fréquence Comparer les valeurs expérimentales avec la valeur théorique. III- Conclusion : Faire un résumé des différentes fonctions de l oscilloscope numérique utilisé. Bibliographie : TP6-initiation-oscillonum.pdf TP0 : Oscillocope Numérique Page 8 JFA & FP 2012