UTILISATION DU GBF ET DE L`OSCILLOSCOPE

Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable
La chaine d’information numérique
CI10 : Validation de la commande d’un système
1ère
STI2D
tp
sin
UTILISATION DU GBF ET DE L’OSCILLOSCOPE
Buts du TP : le but de ce TP est l’étude de deux appareils utilisés de façon très courante par la
suite lors des TP d’électricité : le générateur de signaux basses fréquences (GBF) et
l’oscilloscope numérique. Lors de ce TP, on apprendra:
• à déterminer les caractéristiques d’un signal variable
• à se servir de ces deux appareils complémentaires en visualisant plusieurs
types de signaux.
1. L’oscilloscope
a) à l’aide le l’application tektronik
-
entourer sur le document réponse 1, les boutons de réglage de la voie 1 (1) ;
entourer également, les boutons de réglage de la voie 2 (2) ;
entourer ensuite, les boutons de réglage de la base de temps (3) ;
entourer, les boutons de réglage de la synchronisation (4) ;
b) à quoi servent les boutons C12 et C11 ?
c) à quoi servent les boutons B1 à B5 lorsque le bouton ch1 menu est sélectionné ?
d) à quoi servent les boutons A1 et A2 ?
e) à l’aide de l’application tp works
-
déterminer la procédure à suivre pour régler le zéro volt ;
déterminer la procédure à suivre pour visualiser une tension sur la voie 1 ;
déterminer la procédure à suivre pour régler la base de temps ;
Tp gbf et oscilloscope
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appareils de mesure
tp
2. Le générateur basse-fréquence (GBF) :
Cet appareil délivre divers types de signaux périodiques dans une gamme de fréquences dite
« basse fréquence ».
Un signal est périodique s’il se reproduit identique à lui-même au bout d’un temps T appelé
1
période (en seconde). La fréquence f est définie par f = (f en Hertz : Hz).
T
L’amplitude est la valeur maximale ou valeur de crête du signal. On la note Û ou Umax.
En branchant directement le GBF sur l’oscilloscope, répondre aux questions suivantes :
Branchement
L’appareil est un voltmètre, il se branche en PARALLÈLE avec des connecteurs bnc
Borne rouge = entrée CH1 ou CH2 notée encore Y1, Y2
Borne noire = masse de l’appareil (symbole
)
a) type de signaux : quels sont les différents types de signaux que peut délivrer le GBF ?
b) gamme de fréquences : comment peut-on faire varier la fréquence du signal de sortie du
GBF ?
c) variation de l’amplitude du signal de sortie : entre quelles valeurs limites ?
d) Ajout d’une tension de décalage (en anglais : DC offset) : avec ce bouton, que peut-on
ajouter au signal de sortie ? Quelle est la condition pour que ce bouton soit actif ?
e) variation du rapport cyclique ( en anglais : symetry ou duty) : prenons l’exemple du signal
carré délivré par le GBF :
ton
T
Le rapport cyclique α correspond à la division de la durée du signal haut ton par la durée de la
période T.
Que vaut-il ici ?
Que permet de changer le bouton DUTY ? Quelle est la condition pour que ce bouton soit actif ?
Tp gbf et oscilloscope
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appareils de mesure
tp
f) Déterminer la période, la fréquence et l’amplitude des signaux ci-dessus.
3. Utilisation de l’oscilloscope
3.1. Visualisation d’une tension continue.
 Réaliser le montage.
On donne E = 10 V.
Utilisation de l’alimentation stabilisée
R1 = 390 Ω ; R2 = 270 Ω
R1
U1
E
R2
U
Appeler le professeur pour faire vérifier votre montage
 Visualiser la tension E.
a.
 Relever la tension E.
Y1
U1
E
U2
- Mesure de E.
R2
 Noter la sensibilité verticale: ………….. V/div
D’où: E = ……. div × ………. V/div
E = ………..
Tp gbf et oscilloscope
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b.
appareils de mesure
 Visualiser la tension U2
tp
 Relever la tension U2.
Y2
R1
U1
U2
E
- Mesure de U2.
R2
Noter la sensibilité verticale: …………... V/div
D’où: U2 = ……. div × ………. V/div
U2 = ……......
c. En déduire la valeur de la tension U1 : …………………………………………………..…………..
3.2. Visualisation d’une tension périodique.
C’est une grandeur variable qui se reproduit identiquement à elle-même à intervalles de temps
réguliers.
• La période d’une grandeur périodique est le temps T ( en sec. ) que met le signal (motif) pour
se répéter identiquement à lui-même
• Sa fréquence f est le nombre de périodes (motifs) par seconde.
f =
1
T
en seconde (s)
Hertz (Hz)
CH1
On utilise un GBF (générateur basse fréquence).
Il
GBF
Sortie
OUTPUT
50Ω
délivre une tension alternative de différents types (rectangulaire,
triangle, sinusoïdale) à des fréquences variables mais aussi une tension
continue.
On va visualiser différents signaux puis faire des mesures de période
et de fréquence.
Tp gbf et oscilloscope
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appareils de mesure
tp
On relevera proprement les signaux sur 1 ou 2 périodes pour la précision des mesures.faire apparaitre
le zéro volt
a. Visualiser une tension rectangulaire de valeur maximale Û = 6 V et de fréquence 500 Hz.
-
Mesurer la période T du signal .
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………
- Calculer la fréquence f du signal.
……………………………………………………………………
……………………………………………………………….......
…….… V/div
sens. vert. :
sens. horiz.. :
……..… s/div
b. Visualiser une tension triangulaire de valeur maximale Û = 10 V et de fréquence 2000 Hz.
-
Mesurer la période T du signal .
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………
- Calculer la fréquence f du signal.
……………………………………………………………………
sens. vert. :
…….… V/div
sens. horiz.. : ……..… s/div
Tp gbf et oscilloscope
……………………………………………………………….......
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c.
appareils de mesure
tp
Visualiser une tension u(t)= 3 sin(376991t)
-
Mesurer la période T du signal .
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………
- Calculer la fréquence f du signal.
sens. vert. :
……………………………………………………………………
…….… V/div
sens. horiz.. :
……………………………………………………………….......
……..… s/div
3.3. Visualisation d’une tension non alternative.
Expérience préliminaire: Comment obtenir une tension périodique non symétrique avec un GBFUtilisation de l’OFFSET.
u (V)
On veut obtenir la tension ci-contre:
4
0
t (ms)
1
2
La tension u(t) résulte de la superposition de la tension alternative rectangulaire ua(t) et d’une
tension continue uc de 2V.
ua (V)
uc (V)
u (V)
4
2
2
0
-2
1
2
composante alternative
Tp gbf et oscilloscope
0
t (ms)
0
t (ms)
+
composante continue
tension d’offset
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1
=
2
t (ms)
tension non alternative
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appareils de mesure
tp
1) Régler le GBF de façon à obtenir la tension ua(t) symétrique :
- de même allure (rectangulaire)
- de même fréquence ( 500 Hz )
- de même amplitude « crête à crête »
Se mettre en position DC à l’oscilloscope
2) Décaler la courbe ua en utilisant la fonction « offset » de façon à obtenir u(t).
L’offset délivre une tension continue
 Faire contrôler par le professeur.
Expérience complémentaire : Commuter le sélecteur de couplage d’entrée de l’oscilloscope en
position AC et noter le sens de déplacement (vers le haut ou vers le bas) et la valeur en volts
[…………….] du déplacement vertical de l’oscillogramme.
Conclure sur l’utilisation du sélecteur AC-DC de l’oscilloscope :
d. Visualiser une tension rectangulaire de valeur maximale Û = 1 V ,Umoyen= 1 V et de fréquence
100 Hz.
-
Mesurer la période T du signal .
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………
- Calculer la fréquence f du signal.
……………………………………………………………………
sens. vert. :
sens. horiz.. :
Tp gbf et oscilloscope
…….… V/div
……..… s/div
……………………………………………………………….......
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appareils de mesure
tp
e. Visualiser une tension triangulaire de valeur maximale Û = 2 V
20000 Hz.
-
Umoyen= -2 V et de fréquence
Mesurer la période T du signal .
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………
- Calculer la fréquence f du signal.
……………………………………………………………………
sens. vert. :
…….… V/div
f.
……………………………………………………………….......
……..… s/div
sens. horiz.. :
Visualiser une tension u(t)= 4 sin(62840t) + 1
-
Mesurer la période T du signal .
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………
- Calculer la fréquence f du signal.
sens. vert. :
…….… V/div
sens. horiz.. :
Tp gbf et oscilloscope
……..… s/div
……………………………………………………………………
……………………………………………………………….......
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appareils de mesure
tp
Si vous avez du temps : Mesure d’amplitude et de fréquence
Un générateur basse fréquence (GBF) délivre successivement une tension créneaux, triangulaire puis
sinusoïdale.
On observe ces tensions sur l’écran d’un oscilloscope dont les réglages sont donnés.
Pour chacune de ces tensions, mesurer : - la valeur maximale Û
- la période T
En déduire - la fréquence f.
a. tension créneaux :
0VY1Y2Y3
Temps (s/Div) Y1 (V/Div)
Y2 (V/Div)
Y3 (V/Div)
1,0ms/Div
1,0V/Div
1,0V/Div
2,0V/Div
Couplage : DC Couplage : DC Couplage : DC
b. tension triangulaire :
0VY1Y2Y3
Temps (s/Div) Y1 (V/Div)
Y2 (V/Div)
Y3 (V/Div)
2,0µs/Div
1,0V/Div
1,0V/Div
1,0V/Div
Couplage : DC Couplage : DC Couplage : DC
c. tension sinusoïdale:
0VY1Y2Y3
Temps (s/Div) Y1 (V/Div)
Y2 (V/Div)
Y3 (V/Div)
5,0ms/Div
1,0V/Div
1,0V/Div
5,0V/Div
Couplage : DC Couplage : DC Couplage : DC
Tp gbf et oscilloscope
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tp
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