Quelques utilisations spécifiques de l'oscilloscope. On décrit ci-dessous quelques exemples d'utilisation, parmi beaucoup d'autres, de l'oscilloscope. I. Mesure à l'oscilloscope du déphasage entre 2 tensions sinusoïdales de même fréquence N. 1.Méthode de l'ellipse (oscilloscope utilisé en X-Y) Soit à mesurer le déphasage f entre 2 tensions sinusoïdales v x = A sin 2pNt v y = B sin (2pNt+f) appliquées respectivement aux entrées X et Y de l'oscilloscope. On suppose que les amplificateurs X et Y de gains respectifs G X et G Y n'introduisent pas de déphasage supplémentaire. Sur l'écran de l'oscilloscope, on observe la figure y(x) résultant de la composition de 2 signaux: x= k X G X A sin 2pNt y = k Y G Y B sin (2pNt+f) k X et k Y sont des constantes spécifiques du tube cathodique et k X G X et k Y G Y les sensibilités respectives (en cm/v) des entrées X et Y. C'est, dans le cas le plus général (f quelconque), une ellipse inscrite dans un rectangle de côtés 2 k X G X A et 2 k Y G Y B. Par exemple: P P II M I II M I 2kYGYB O M P 2kYGYB O M P III IV III IV 2k X G X A 2k X G X A Remarque 1 Figure: 1a Figure: 1b -p/2 < f < +p/2 p/2 < f < 3p/2 L'ellipse est décrite entièrement au bout de la période T=1/N. Le spot trace donc N fois la même ellipse par seconde.
Remarque 2 En pratique, pour rendre la mesure du déphasage plus facile, il sera souhaitable de visualiser une ellipse "plein écran" en jouant sur les sensibilités X et Y de l'oscilloscope. Ces réglages ne modifient pas f. Les ellipses obtenues peuvent avoir une inclinaison > 0 par rapport à l'axe des x (Fig. 1a: les points de contact avec le rectangle sont dans les quadrants I et III) ou une inclinaison < 0 (Fig.1b: les points de contact sont dans les quadrants II et IV). L'inclinaison apporte une information sur le déphasage. a) L'inclinaison est > 0 si 0 < f < +p/2 ou si 3p/2 < f < 2p On a: sin f = OM/OP = OM'/OP' On en déduit un angle 0 < f < p/2 et le déphasage cherché est: ± f. Il y a ambigüité quant au signe comme le montre la figure: 2, l'ellipse décrite est la même pour un déphasage de f ou - f. Seul change le sens de parcours du spot. Or ce sens n'est généralement pas visible à l'oscilloscope. +55-55 Figure: 2. Visualisation d'une ellipse "plein écran" pour f =± 55. b) L'inclinaison est < 0 si p/2 < f < 3p/2. Le déphasage cherché f est, avec encore ambigüité de signe, f = ±(p- arc sin OM/OP) = ±( p- arc sin OM'/OP') en choisissant comme solution d'arc sin OM/OP ou d'arc sin OM'/OP' un angle compris entre 0 et p/2 (voir fig.3). +110-110 Figure:3. Visualisation d'une ellipse " plein écran" pour f = ±110.
c) Cas particuliers. Si f = +p/2 ou +3p/2, on observe une ellipse droite (cf. fig.4 avec f = + p/2 ). Si f = +3p/2, le sens de parcours est inversé. Cette ellipse devient un cercle si la condition k X G X A = k Y G Y B est réalisée. +90-90 Figure: 4 0 180 Figure: 5.a Figure: 5.b Si f = 0, on obtient un segment de droite de pente > 0 (fig.5.a). Si f = p, on obtient un segment de droite de pente < 0 (fig.5.b). 2. Mesure à l'oscilloscope bicourbe Y 1 -Y 2. Les tensions sinusoïdales v 1 (t) et v 2 (t), déphasées, de même fréquence, sont envoyées respectivement sur les entrées Y 1 et Y 2 de l'oscilloscope bicourbe. Les amplificateurs correspondants de l'oscilloscope n'ajoutent pas de déphasage. On mesure f à partir du décalage l entre les 2 courbes, L représentant la période. f (en radians)= 2p.l /L ou: f (en degrés)= 360.l /L En pratique, pour faciliter la mesure, il sera souhaitable de visualiser une période "plein écran" en jouant sur les sensibilités verticales, la base de temps et le seuil de synchronisation. f n'est pas affecté par ces réglages. Des exemples sont proposés fig.6 et fig.7.
L 1 2 l Fig.6: Signal 1 en avance de 55 par rapport au signal 2 L 2 1 l Fig.7: Signal 1 en retard de 110 par rapport au signal 2 II - Mesure de la réponse d'un objet à une impulsion électrique isolée Ex : détection radar d'un objet métallique réponse d'un muscle à une excitation électrique Principe : on utilise l'oscilloscope en << SYNCHRO EXTERNE >> et << BALAYAGE DECLENCHE >>
Excitation Objet ou préparation étudiée Réponse - on envoie sur l'entrée "synchro ext" (TRIGGER) un signal synchrone avec le signal d'excitation. Ce signal déclenche le balayage. - on envoie sur l'entrée Y le signal de réponse en choisissant en outre une vitesse de balayage convenable.