Aurélie janvier 2001


devoirs en terminale S

générateur d'impulsions Amérique Nord bac juin 99

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circuit RC

constante de temps

oscillogrammes

 

 

 On se propose d'étudier étape par étape le générateur d'impulsions schématisé ci dessous.

première étape : constante de temps d'un circuit RC

  1. Calculer la constante de temps du circuit ci dessous.
  2. Indiquer les branchements de l'oscilloscope permettant d'observer sur la voie 1 la tension aux bornes du générateur et sur la voie 2 la tension aux bornes du résistor.
  3. Epliquer le sens de la phrase suivante " ..sur la voie 2 on visualise l'image de l'intensité du courant "
  4. On obtient les courbes ci dessous

    Déterminer la fréquence et les valeurs extrèmes du signal délivré par le générateur; déterminer l'ordre de grandeur de la constante de temps et la comparer à la valeur calculée ci dessus.

  5. A quelle partie de l'oscillogramme correspond la charge du condensateur ? même question pour la décharge.
  6. Quelle oscillogramme obtiendrait on si on permuttait dans le montage le condensateur et le résistor, les connexions à l'oscilloscope restant inchangées.

    2ème étape : pics d'intensité

Le conducteur ohmique de 10 kW est remplacé par un conducteur de 1kW. Les oscillogrammes ci-dessous représentent les tensions aux bornes du générateur et aux bornes du conducteur ohmique.

  1. Comment expliquer l'évolution de l'oscillogramme obtenu sur la voie 2 ?
  2. Déterminer la valeur maximale de la tension aux bornes du conducteur ohmique; en déduire la valeur maximale du pic d'intensité.

    3ème étape : suppression d'un pic sur deux

Le circuit définitif est réalisé ; on observe simultanément la tension aux bornes du conducteur ohmique dit de charge et la tension aux bornes du générateur.

  1. Déterminer la fréquence des impulsions de tension observées aux bornes du conducteur ohmique de charge
  2. Montrer que si la fréquence du générateur est réglée sur 100kHz, il n'est plus possible d'obtenir des impulsions dans ces conditions.
  3. Quel est le rôlr jouer par la diode.

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corrigé



La constante de temps du circuit RC est t = RC =104* 10*10-9 = 10-4 s.

La masse de l'oscilloscope est reliée à la masse du générateur.

Le point A est relié à la voie 1 : observation de la tension aux bornes du générateur

Le point B est relié à la voie 2 : observation de la tension aux bornes du résistor.

Pour un résistor tension et intensité sont proportionnelles. Observer la tension aux bornes d'un résistor, c'est visualiser l'image de l'intensité au facteur R près.

Une période correspond à 10 divisions soit 1 ms = 10-3 s.

La fréquence est l'inverse de la période soit f =1000Hz.

Le condensateur est considéré comme chargé au bout d'une durée égale à 5 fois la constante de temps. L'intensité dans le circuit est alors nulle.

lecture graphe (voie 2) i=0 au bout de 0,6 ms (3 divisions)

0,6 = 5 t soit t voisin de 0,12 ms

valeur qui est du même ordre de grandeur que la valeur calculée ci-dessus.


La charge du condensateur correspond à la partie gauche du graphe (l'intensité décroît ).

La décharge correspond à la partie droite ( l'intensité change de sens et décroît)

On observe alors voie 2 la tension aux bornes du condensateur


La résistance en série avec le condensateur étant divisée par 10, la constante de temps du circuit est divisée par 10 .

Cela signifie que la durée de la charge est 10 fois plus petite ( de même que la durée de la décharge) d'où l'évolution observée de la courbe (voie 2).

La valeur maximale de la tension aux bornes du conducteur ohmique est égale à la tension aux bornes du générateur soit 4 V.Cette valeur est atteinte au début de la charge lorsque la tension aux bornes du condensateur est voisine de zéro.

la valeur maximale de l'intensité est alors :4 / 1000 = 4 mA


La période des impulsions est de 2ms. La fréquence des impulsions est 1 / 0,002 = 500 Hz.

Si la fréquence du générateur est égale à 105 Hz, la période est de 10 ms.

La constante de temps du dipole RC vaut 103*1010-9 = 10-5 s = 10 ms.

Le condensateur se charge (ou se décharge) en 50 ms.

En conséquence le condensateur ne peut pratiquement pas se charger, il se comporte comme un simple petit fil de cuivre à haute fréquence. L'intensité du courant garde une valeur constante 4 mA.

La diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens : elle élimine l'impulsion correspondant à une intensité négative.




à suivre ...

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