BUT : ETUDE DES CONDITIONS DE RÉALISATION DE LA...

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TP-COURS :INTÉGRATEUR À AOP Règles pour l'écriture des unités: http://www.bipm.fr/ AU BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES Eclipse à Chéraute Les consignes propres à tout TP concernant la sécurité et les méthodes de Travail, seront copiées/Collées en pages de garde du compte rendu , lues, appliquées et signées. Ces consignes peuvent être trouvées, entre autres sur le serveur pédagogique dans le Répertoire « Ressources de la classe » à la rubrique Physique Appliquée . Il convient de se faire un document TP modèle qui aura ces consignes en introduction . BUT : ETUDE DES CONDITIONS DE RÉALISATION DE LA FONCTION INTÉGRATION DE CE FILTRE. ETUDE DU TYPE ET DE L’ORDRE DU FILTRE . C E M M S F Rg=50 i+ ic iR2 R1 = 1 K= Ru ; R2 = 10 K; C = 10nF ; R GBF ~ 50 Alimentation du CI : +/- 15V Fve et ve max ajustés pour être en permanence en régime linéaire . PRÉPARATION : 1 .. Rappeler la définition de la fonction filtrage. 2 ..Analyser le fonctionnement du circuit à partir de la structure et du comportement en fréquence du condensateur . 3 ..Calculer T (w) .Déduire de la forme canonique de T (w) , le type et l’ordre du filtre. 4 .. Calculer ϕ( w) = Arg T (w) . 5 ..Tracer |T(w)| et ϕ( w) sur papier ½ log , à l’aide d’un tableur ou de la calculatrice graphique . 6 ..POUR INTÉGRER UN SIGNAL, IL FAUT LE DÉFORMER ! Quelle est la condition sur fve pour intégrer correctement le signal ? (à déduire du type de filtre). 7 ..Calculer l’impédance d’entrée Ze = ve / ie .En déduire le rôle de R1 et sa valeur minimale ( Rgbf = 50 ) PROCÉDURE : 0/ Réaliser le montage et le faire contrôler par le professeur avant mise sous tension VALIDER :LINÉAIRE, Passe Bas, inverseur, Tmax=10 . 1. Enlever R2 , GBF et Ru , mettre sous tension l’alimentation du circuit, court-circuiter « C » , puis ouvrir le court-circuit. Relever vs(t) à l’oscilloscope à mémoire et en déduire le rôle de R2 par rapport au montage fondamental (sans R2) qui réaliserait la fonction si l’Aop était parfait . 2. Faire un balayage en fréquence pour repérer les extrémums de |T(w)| = Vs/Ve . En déduire les échelles(f en échelle Log et T en échelle linéaire-Diagramme 1/2 log ) 3. Faire en même temps les mesures de phases et de de |T(w)| en concentrant les mesures autour de fc (fréquence de coupure à – 3 dB) 4. Pour f >> fc , ve signal carré , relever vs et ve ainsi que leurs spectres . Pour f << fc , ve signal carré , relever vs et ve ainsi que leurs spectres . 5. REFAIRE LES RELEVÉS AVEC VE TRIANGLE . Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP 18/11/09-Tpintegr.odt-Djl-Page: 1 / 7

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TP-COURS :INTÉGRATEUR À AOP Règles pour l'écriture des unités: http://www.bipm.fr/ AU BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES Eclipse à Chéraute

Les consignes propres à tout TP concernant la sécurité et les méthodes de Travail, seront copiées/Collées en

pages de garde du compte rendu , lues, appliquées et signées. Ces consignes peuvent être trouvées, entre autres sur le serveur pédagogique dans le Répertoire « Ressources de la classe » à la rubrique Physique

Appliquée . Il convient de se faire un document TP modèle qui aura ces consignes en introduction .

BUT : ETUDE DES CONDITIONS DE RÉALISATION DE LA FONCTION INTÉGRATION DE CE FILTRE. ETUDE DU TYPE ET DE L’ORDRE DU FILTRE .

C

E

M M

SF

Rg=50 Ω

i+

ic

iR2

R1 = 1 KΩ = Ru ; R2 = 10 K; C = 10nF ; RGBF ~ 50 Alimentation du CI : +/- 15V

Fve et ve max ajustés pour être en permanence en régime linéaire .

PRÉPARATION :

1 .. Rappeler la définition de la fonction filtrage. 2 ..Analyser le fonctionnement du circuit à partir de la structure et du comportement en fréquence du condensateur . 3 ..Calculer T(w) .Déduire de la forme canonique de T(w) , le type et l’ordre du filtre.4 .. Calculer ϕ( w) = Arg T(w) .5 ..Tracer |T(w)| et ϕ( w) sur papier ½ log , à l’aide d’un tableur ou de la calculatrice graphique .6 ..POUR INTÉGRER UN SIGNAL, IL FAUT LE DÉFORMER !

Quelle est la condition sur fve pour intégrer correctement le signal ? (à déduire du type de filtre).

7 ..Calculer l’impédance d’entrée Ze = ve / ie .En déduire le rôle de R1 et sa valeur minimale ( Rgbf = 50 Ω )

PROCÉDURE : 0/ Réaliser le montage et le faire contrôler par le professeur avant mise sous tension

VALIDER :LINÉAIRE, Passe Bas, inverseur, Tmax=10 .

1. Enlever R2 , GBF et Ru , mettre sous tension l’alimentation du circuit, court-circuiter « C » , puis ouvrir le court-circuit.Relever vs(t) à l’oscilloscope à mémoire et en déduire le rôle de R2 par rapport au montage fondamental (sans R2) qui réaliserait la fonction si l’Aop était parfait .

2. Faire un balayage en fréquence pour repérer les extrémums de |T(w)| = Vs/Ve .En déduire les échelles(f en échelle Log et T en échelle linéaire-Diagramme 1/2 log )

3. Faire en même temps les mesures de phases et de de |T(w)| en concentrant les mesures autour de fc (fréquence de coupure à – 3 dB)

4. Pour f >> fc , ve signal carré , relever vs et ve ainsi que leurs spectres . Pour f << fc , ve signal carré , relever vs et ve ainsi que leurs spectres .

5. REFAIRE LES RELEVÉS AVEC VE TRIANGLE .

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Expérimentation : Intégrateur à Aop

RÉSULTATS ET EXPLOITATION:

• Oscillogrammes de ve et vs pour carré et triangle et pour f>> fc et f << fc . Relevé de vs(t) de la PROCÉDURE 1 .

• Courbes |T(w)| et ϕ ( w ) ainsi que Ze = Ve / Ie .• Calculer l’intensité I - de polarisation en utilisant le modèle DC de l’Aop , et vs(t) de la

PROCÉDURE 1 .

Modèle statique, ou modèle de polarisation, ou modèle DC de l'AOP.Le fait que l'AOP soit un composant actif, réalisé à base de transistors, impose l'utilisation de sources de polarisations. Ces sources sont à l'origine de défauts .

Le constructeur définit souvent les paramètres suivants :

Ip=I I−

2: courant de polarisation.

Id=| I − I− | : courant de décalage.

Expliquer la méthode (compléter le modèle de l'Aop pour tracer le modèle statique du montage,....) .Rappeler le résultat théorique sur la charge d’un condensateur .

CONCLUSION(FONCTION DU BUT) :

1. L’adaptation en tension est-elle réalisée ?

2. Quel est le type et l’ordre du filtre, le rôle de R2 ?

3. Quelle est la condition sur fve pour que l’intégration soit correcte ?

4. Les prévisions et résultats théoriques seront comparés dans un tableau avec les incertitudes sur les mesures et les écarts relatifs Théorie-expérimentation .

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ELÉMENTS DE CORRECTION (1/5): PRÉPARATION

1E+2 1E+3 1E+40

2

4

6

8

10

12

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

T(w)-Vs/Ve et Phi=Phi( vs)-Phi(ve); pour avoir la grille secondaire:

Double Cliquer sur le diagramme -->insertion--> Grille-->Grille secondaire--> Axe x et/ou y

T(w)Phi(w)

f(Hz)

T(w

)

On peut faire le tracé de T(w) et phi(w) avec le logiciel de calcul scientifique open source SCILAB en rentrant ce script://ScriptScilabIntegr.txt//Circuit passe baS intégrateur à Aop // Script scilab . A mettre dans l'editeur.R1=1e3;Ru=1e3;R2 = 10e3// « résistances 1/4W . »C=10e-9;to=R2*C;To= -R2/R1 ; wo=1/to;w=[wo/10:wo/1e2:10*wo];//w1=[wo/10:wo/1e2:(1-1e-5)*wo]; w2=[(1+1e-5)*wo:wo/1e2:2*wo] ;//w=[w1,w2];//concat.nation des 2 matrices 1 lignes => 1 vecteur ligne//cela evite la division par 0 a wo pour atan(to1 .*w ./(1-(to2 .* w)^2))f=w/(2*%pi);// Il faut faire 1 ./x au lieu de 1/x, donc 1"espace"./(L*w);//"./" Division elements par elements;//De meme pour * : x"espace".*y , au lieu de x*y;T=abs(To)*1 ./sqrt(1+(to .*w)^2);phi=180/%pi*(%pi-atan(to .*w));subplot(2,1,1);plot2d(f,T);subplot(2,1,2);plot2d(f,phi);

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Expérimentation : Intégrateur à Aop

ELÉMENTS DE CORRECTION (2/5):

On repèrera, sur ces simulations les signaux ve, vs, f >> fc ou f << fc et on légendera .

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ELÉMENTS DE CORRECTION (3/5):

Exploitation : Calculer I -- « intensité de polarisation » de l’entrée inverseuse.Procédure 0/ : I - ~ 13nA

Le data Sheet TLO81C donne ; Input Bias current max = 50 nA

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Expérimentation : Intégrateur à Aop

ELÉMENTS DE CORRECTION (4/5): PAR UN GROUPE D'ÉLÈVE DE TERMINALE

0 50 0 0 10 0 0 0 150 0 0 20 0 0 0

0

2

4

6

8

10

12

f(Hz)

T(w

)

Attention: fcTHEO ~ 1,6kHz ;

f << fc ?

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ELÉMENTS DE CORRECTION (5/5): PAR UN GROUPE D'ÉLÈVE DE TERMINALE

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