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Travaux Pratiques - Electronique - 1ère année de CPGE scientifique, voie PCSI, Analyseur de spectre

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3 pages
Série de travaux pratiques d'électronique basée sur le programme de physique de 1ère année de CPGE voie PCSI en vigueur de 1995 à 2003 (le découpage correspond à des séances de deux heures chacune). Ce module est composé de 5 TP : (1) Génération de signaux : montages comparateurs (2) Génération de signaux : montages multivibrateurs (3) Etude d'un oscillateur quasi-sinusoïdal (4) Analyseur de spectre (5) Modulation, démodulation
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Nathalie Van de Wiele - Physique Sup PCSI - Lycée les Eucalyptus - Nice 1 TP 30 TP N 30 : ANALYSEUR DE SPECTRE °   Le but de ce TP est de mettre en évidence la décomposition en série de Fourier d’un signal périodique. L’utilisation d’un filtre très sélectif permet de filtrer une composante d’un signal périodique et donc de la mettre en évidence dans le signal. C’est le principe de fonctionnement des analyseurs de spectre.   I. Filtre sélectif.  1. Etude théorique du filtre.  On considère le circuit de la figure. Déterminer la fonction de transfert du montage H( jw)=UUs en fonction des divers éléments du circuit en négligeant la résistance de e la bobine, l’A.O., supposé idéal fonctionnant en régime linéaire. Onw1=  Rte  w2= 1= 1 . posera1=t1Lt2LC
Tracer alors le gain en décibels en fonction de logwen se plaçant dans le cas où w2<1w . Déterminer la fréquence f0 pour laquelle le gain passe par un « maximum». Expliquer pourquoi ce maximum n’est pas infini du point de vue expérimental.   L , r
  C  CH1 CH2  R -      +         G.B.F. Ue Us    2. Etude expérimentale du filtre.  Réaliser le montage de la figure avec un A.O. TL081 dont le brochage est rappelé à la fin de ce TP. Prendre R = 10 kW = 10 nF . puis C = 0,165 µF C = 0,13 H (bobine solénoïde de faible résistance),, L Les mesures sont à faire pour chaque valeur de la capacité. Choisir un signal sinusoïdal délivré par le G.B.F. d’amplitude faible (pour ne pas atteindre la saturation de l’amplificateur, se placer pour f = f0 au seuil de la saturation). Utiliser un métrix pour mesurer Us,dB U (s,dB= 20 log Us ) : déterminer ainsi la fréquence V U f0 pour laquelle le signal Uréfréf= 0,775 de sortie est maximal (cette mesure expérimentale fait foi car la valeur de L n’est pas parfaitement connue). Déterminer les fréquences f1 et f2 U correspondant à la bande passante (s,dB(f1) = Us,dB(f2) = Us,dB- 3 ). En déduire le facteur de qualité du circuit Q = f2f-0f1.   II. Observation des composantes de Fourier d’un signal périodique à l’aide d’un filtre sélectif.  1. Principe.  Nous avons réalisé au I un filtre de facteur de qualité élevé, donc sélectif, de fréquence centrale f0 fixe. Il « suffit » de modifier les fréquences du signal à analyser de façon à ce qu’elles soient successivement égales à f0. La décomposition en série de Fourier d’un signal s (t) périodique s’écrivant : ¥ s (t) = A0+å( Akcos( k2pft )+Bksin(k2p C avecft ) )k= Ak 2+Bk 2amplitude de l’harmonique de rang k ; k=1 pour analyser un signal périodique de fréquence f il faut d’abord fixer f = f0 puis kf = f0 on fait donc k : pour chaque valeur de décroître la fréquence du signal à analyser depuis une valeur supérieure à f0. Le filtre sélectif donnera us f = f non nul pour0, le fondamental, puis pour les différentes harmoniques présentes dans le signal à analyser telles que  f = fk0.
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