Oscilloscope - GBF Mesure et visualisation - Signaux variables

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1 1 ère STI2D TP V2.0 Oscilloscope - GBF Mesure et visualisation - Signaux variables CO8.sin4 Identifier les variables mesurées. CO9.sin2 Instrumenter un système. Acquerir l'information. Utilisation d'un oscilloscope Tektronix TDS2002B et d'un Générateur Basse Fréquence (GBF). 1 ère partie : Réglages en tension. - calibres - mode AC ou mode DC - déclenchement - curseurs Pour commencer, il faut connecter la sortie OUTPUT du GBF à l'oscilloscope sur la voie 1. Puis régler le GBF de manière à obtenir une courbe similaire à celle ci-dessous (Fig 1). La fréquence est de 1,6 khz environ mais n'est pas l'objet de cette 1 ère partie. En revanche, il faut régler précisémnent l'amplitude : Calibre 2V / div pour la voie 1 de l'oscilloscope, positionner la masse au milieu de l'écran, mode DC (couplage CC).Base de temps 100 µs / div. Choisir la forme puis régler l'amplitude et l'offset du GBF (l'offset permet de décaler le signal par rapport à la masse) de manière à obtenir un signal triangulaire 0V / 6V. Origine Trigger Masse Fig - 1 Après chaque question, on doit régler à nouveau l'oscilloscope pour retrouver la courbe Fig 1, de manière à pouvoir aborder correctement la question suivante. Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 1/8

2 a) Modification du calibre : que se passe-t-il pour ces 2 réglages? 1 V / div 5 V / div b) Décaler la masse, comme indiqué sur Fig 2. Qu'observe-t-on? c) Passer du mode DC au mode AC. Que se passe-t-il? d) A l'aide du menu déclenchement (trigger), faire varier le niveau de déclenchement et indiquer ce qui se passe dans les 3 cas repérés Trigger-1, Trigger-2 et Trigger-3 sur Fig 2. e) A l'aide de Trig Menu, basculer le mode de déclenchement de pente montante à pente descendante. Que se passe-t-il? f) Décaler le repère "origine", comme indiqué en Fig 2. Qu'observe-t-on? g) Que se passe-t-il si la source sélectionnée pour le déclenchement est la voie 2 alors que le signal issu du GBF est envoyé sur la voie 1? h) Utiliser les curseurs en mode amplitude pour la source CH1, de manière à mesurer avec précision les valeurs minimale et maximale du signal fourni par le GBF. Relever ces valeurs et indiquer quel(s) autre(s) renseignement(s) est (sont) également disponible(s) dans ce mode amplitude. Remarque : c'est le même bouton qui sert à positionner les 2 curseurs Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 2/8

3 Origine Trigger-3 Trigger-2 Masse Trigger-1 Fig - 2 i) Application : visualisation de deux tensions dans un même montage. Réaliser le montage ci-dessous. Appliquer le signal décrit Fig-1, issu du GBF, aux points TP1 et TP2. Visualiser, en concordance des temps, le signal issu du GBF sur la voie1 de l'oscilloscope et le signal obtenu aux bornes de la résistance R2 sur la voie 2. Faire un croquis explicatif de la manipulation, en faisant apparaître les appareils, le montage et les différentes connexions. Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 3/8

4 2 ème partie : Réglages en temps. Modifier la forme du signal généré par le GBF, de manière à obtenir une courbe similaire à celle ci-dessous (Fig 3). Régler la fréquence à 3,3 khz environ. Régler le rapport cyclique à 1/3. Le rapport cyclique est le temps à l'état haut divisé par la période et est sans unité. Le calibre est 2 V/div. L'amplitude du signal est 5V. Fig - 3 a) Utiliser les curseurs, mode temps, pour mesurer avec précision la durée à l'état haut du signal fourni par le GBF. Renouveler l'opération pour mesurer la période. Déterminer alors le rapport cyclique. Indiquer quel(s) autre(s) renseignement(s) est (sont) également disponible(s) dans ce mode temps. b) Utiliser le bouton mesures pour relever la fréquence. Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 4/8

5 3 ème partie : Mémorisation. La fonction mémorisation est utile pour sauvegarder un signal non répétitif par exemple. a)mémoriser un signal répétitif : Modifier le signal généré par le GBF, de manière à obtenir une sinusoïde. La fréquence et l'amplitude peuvent être les mêmes que précédemment. Utiliser le menu acquisition puis séquence unique pour mémoriser le signal. La courbe est alors "figée" à l'écran. Le signal issu du GBF n'est plus pris en compte, on peut débrancher le câble qui relie le GBF à l'oscilloscope, la courbe reste affichée à l'écran. Répéter l'opération en utilisant run/stop. Les curseurs peuvent-ils être utilisés lorsque la courbe est mémorisée? b) Visualiser un signal non répétitif : retard à la mise sous tension. Il est utile, dans certains cas, de produire un signal avec un retard par rapport à la mise sous tension. Dans l'exemple décrit par les chronogrammes ci-dessous, un signal, de niveau logique 1, apparaît après un delais repéré Δt par rapport à la mise sous tension. ALIMENTATION 5V 5V Signal avec retard Mise sous tension t 1 0 Δt t Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 5/8

6 Le montage utilisé pour obtenir un retard peut-être un réseau R-C tel que celui-ci : L'alimentation 5V est appliquée en VCC. Le signal avec retard est obtenu au point UC. Dans cet exemple, le signal n'est pas exactement identique à ce qui est représenté dans le chronogramme, car il faudrait ajouter un composant, ce qui compliquerait inutilement le montage, sans apporter un intérêt supplémentaire. Réaliser le montage, en respectant la polarisation du condensateur. Paramétrer l'oscilloscope, en utilisant le menu déclenchement notamment. Effectuer la manipulation et mesurer l'intervalle temps (Δt) qui sépare la mise sous tension de l'instant où le signal UC dépasse la valeur 4V. 4 ème partie : Imprimer ce qui est à l'écran de l'oscilloscope. La courbe affichée à l'écran est celle de la question précédente. Utiliser le logiciel OPEN CHOICE pour transférer l'écran de l'oscilloscope sur l'ordinateur. Modifier le titre (note). Imprimer l'image ainsi obtenue. Tester le transfert du contenu affiché à l'écran sur clé USB. Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 6/8

7 5 ème partie : Utilisation du menu MATH. On désire observer le signal résultant de la différence entre deux signaux. Pour cette manipulation, on utilisera un GBF pour obtenir les deux signaux : Signal carré 0V/5V fréquence 500 Hz, issu de la sortie TTL sur la voie 1. Signal sinusoïdal d'amplitude 5V sur la voie 2. La fréquence étant obligatoirement la même que celle du signal carré, car issu du même GBF. Procédure : Activer le menu MATH, puis choisir l'opération désirée - dans cet exemple. Choisir les sources Voie 2 Voie 1. Observer le résultat obtenu. Peut-on modifier la position verticale de la courbe obtenue? Peut-on modifier l'échelle verticale de la courbe obtenue, indépendamment de l'échelle des courbes sur les voies 1 et 2? Peut-on modifier la base de temps indépendamment de la base de temps des voies 1 et 2? Peut-on utiliser les curseurs sur la courbe obtenue avec le menu MATH? Observer ce que l'on obtient avec les réglages tels que : Voie1 Voie 2 ou Voie1 + Voie 2. Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 7/8

8 6 ème partie : Afficher quatre courbes à l'écran. On désire afficher quatre signaux, alors cet oscilloscope est un oscilloscope deux voies. Premièrement, afficher à l'écran deux signaux. On pourra reprendre les deux signaux utilisés à 5 ème partie. Deuxièmement, sauvegarder ces deux courbes en utilisant la procédure suivante : Appuyer sur le bouton REF MENU. Activer REF A et REF B. Les courbes précédemment sauvegardées apparaissent alors. Appuyer sur le bouton SAUV / RAP. Choisir : Mise en mémoire. Mise en mémoire de la Voie 1 vers REF A : Sélectionner : Sauv vers REF. Choisir : CH1. Choisir : vers REF A. Appuyer sur mise en mémoire. Répéter cette suite d'opérations pour sauvegarder la Voie 2 vers REF B. Remarques : cette manipulation peut tout simplement servir à sauvegarder une courbe d'une séance à l'autre. dans cet exemple la Voie 1 est sauvegardée vers REF A, mais on peut choisir de la sauvegarder vers REF B. Troisièmement, modifier les signaux affichés en voies 1 et 2, en changeant la fréquence par exemple. Décaler les voies 1 et 2 si nécessaire afin d'observer les quatre courbes affichées simultanément à l'écran. Peut-on utiliser les curseurs sur les courbes sauvegardées? Ne plus faire apparaître les courbes : REF MENU puis Désactiver REF A et REF B. Eteindre l'oscilloscope, puis le rallumer et faire à nouveau apparaître les courbes sauvegardées. Lycée Jules VERNE Oscilloscope Page 8/8