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Niveau maths sup
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filtre et amplificateur

Posté par
portoche5929
31-01-09 à 11:42

Bonjour àtoutes et à tous

Je viens de découvrir ce forum dédié à la physique.
J'ai cet exo à rendre mais je ne sais pas comment m'y prendre on a presque pas fait d'exos sur les amplificateur. voici l'énoncé (le schéma du montage est en piéce jointe)

l'amplificateur opérationnel est idéal et fonctionne en régime linéaire. Il est alimenté a l'entrée par une source délivrant une tension sinusoïdale
Ve(t) = Vesin(wt)) de pulsation w. On désigne par V_e, et V_s, les amplitudes des tensions complexes respectives aux tensions d'entrée ve(t ) et de sortie vs(t)
1) Exprimer la fonction de transfert T_ du circuit définie par le
rapport : T_ = Vs_/ve_

2)R1=1000 Calculer R2, pour que le module de la fonction de transfert |T_| soit indépendant de w.

3. Que vaut alors |T_| ?

4. — On designe par le déphasage de la tension de sortie par rapport à la tension d'entrée. Donner l'expression de tan (/ 2)

5. — On donne w= l0^3 rad /s C=1 µs
Calculer r pour que = —/ 2

merci de votre aide

filtre et amplificateur

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 15:06

Bonjour,
1) Pour la fonction de transfert, il faut calculer v+ et v-.
v+ = Ve (1/jC) / (r + (1/jC))
v+ = Ve / (1 + jrC)
v- = ((Vs / R2) + (Ve / R1)) / (1/R1 + 1/R2)
v- = (R1 Vs + R2 Ve) / (R1 + R2)
L'ampli op étant idéal, on a  v+ = v-.
Et on obtient la fonction de transfert...

voilà pour le début...

Posté par
portoche5929
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 20:47

c'est bon j'ai effectué le calcul et je trouve
t_ =  \frac{R1-jrcwR2}{R1+jrcwR1}

et comme à la base c'est un exercice qcm ou il faut justifier les réponses cette réponse apparait donc je n'ai pas fait d'erreur de calcul

pour la 2) on a du w en haut et en bas faut-il diviser par w

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 21:08

Oui, c'est exact...
Pour la 2, il est habile d'écrire T_ de la façon suivante :

T\,=\,\frac{R_1\,-\,jR_2rC\omega}{R_1\,+\,jR_1rC\omega}\,=\,\frac{1\,-\,j\frac{R_2}{R_1}rC\omega}{1\,+\,jrC\omega}
On voit immédiatement que, si on a R1 = R2, on obtient :
T\,=\,\frac{1\,-\,jrC\omega}{1\,+\,jrC\omega}
Et |T|^2\,=\,\frac{1+r^2C^2\omega^2}{1+r^2C^2\omega^2}\,=\,1 donc indépendant de

P.S. : En LaTex, je ne sa

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 21:09

J'ai posté sans le vouloir...
P.S. : En LaTex, je ne sais pas faire les _ . C'est pourquoi j'ai mis T au lieu de T_

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 21:12

Donc R2 = 1000
Et on a répondu à la 3 aussi...

Posté par
portoche5929
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 21:14

ok merci! je vais chercher pour la 4 je reviens quand j'ai un élément de réponse elle me semble pas facile cette question

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 31-01-09 à 22:45

Pas très difficile... c'est du calcul sur les nombres complexes

Posté par
J-P
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 10:35

1)

V+ /(-j/(wC)) = Ve/(r  - j/(wC))
V+ /(-j) = Ve/(rwC  - j)
V+ = Ve * (-j/(rwC - j))
V+ = Ve * (1/(1 + jrwC))

I(R1) = (Ve - (V-))/R1
Et comme V- = V+, on a :

I(R1) = (Ve - Ve * (1/(1 + jrwC)))/R1
I(R1) = Ve.(1 - (1/(1 + jrwC)))/R1
I(R1) = Ve.(jwrC/(1 + jwrC)))/R1
I(R1) = Ve.(r/R1).(jwC/(1 + jwrC))

Vs = (V-) - R2.I(R1)
Vs = Ve * (1/(1 + jrwC)) - Ve.(r.R2/R1).(jwC/(1 + jwrC))

Vs = Ve * (1 - jwrCR2/R1)/(1 + jwrC)

Vs/Ve =  (1 - jwrCR2/R1)/(1 + jwrC)

Vs/Ve =  (1/R1) * (R1 - jwrCR2)/(1 + jwrC)

Vs/Ve = (R1 - jwrCR2)/(R1 + jwrC.R1)
---
2 et 3)

T² = |Vs/Ve|² = (R1² + (wrCR2)²)/(R1² + (wrCR1)²)
T sera indépendant de w si R1 = R2, donc pour R2 = 1000 ohms

Et dans ce cas, on a |T| = 1
---
4)

Question ambiguë, faut-il calculer Phi avec R1 = R2 ou bien non ?

Cas général :
Phi = -artg(wrCR2/R1) - arctg(wrC)

Et si on a R1 = R2 alors : Phi = -2.arctg(wrC)
- Phi/2 = arctg(wrC)
tg(Phi/2) = -wrC
---
5)

La valeur donnée pour w est sujette à caution. lo^2 au lieu de 10^3 ???
L'unité donnée pour C est fausse
--> à corriger avant calcul.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
J-P
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 10:37

Zut, lire à la fin de mon message précédent:

La valeur donnée pour w est sujette à caution. lo^3 au lieu de 10^3 ???
  

Posté par
portoche5929
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 12:47

Tout d'abord merci de ta réponse mais avait tu vus qu'on avait répondu avec marc35 aux trois premiéres questions
pour la 4 il était précisé dans ces conditions donc oui c'est bien pour R1=R2il pour la 5 c'est w=10^3 rad/s  et C=1µF

Posté par
J-P
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 15:06

Je ne relis déjà pas mes réponses...
Et donc je lis encore moins celles des autres.

Posté par
portoche5929
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 15:47

il reste une question

6) calculer dans ces conditions Z_e= V_e/I_e  avec I_e l'intensité délivrée par le générateur

merci

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 17:19

Le courant I_e se sépare en 2 : I_e1 dans R1 et I_e2 dans r.
On a : I_e1 = (Ve - v-) / R1
et   : I_e2 = (Ve - v+) / r
On remplace v+ et v- par les expressions trouvées précédemment.
On a alors I_e1 et I_e2 en fonction de Ve, R1, R2, r, C, .
On a aussi Vs/Ve qu'il faut remplacer par sa valeur.
Il ne reste plus qu'à faire :
Ze = Ve /(I_e1 + I_e2)
Il vaut mieux calculer Ye = (I_e1 + I_e2)/ Ve d'ailleurs.

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 17:21

J'ai fait le calcul mais, si je le donne, je trouve que ce n'est pas très efficace...
Sauf au cas où tu n'y arrives pas, bien sûr...

Posté par
J-P
re : filtre et amplificateur 01-02-09 à 19:12

6)

Avec l'ampli considéré comme parfait et travaillant en régime linéaire, on a V+ = V-
Et donc pour l'impédance d'entrée du montage, R1 peut être considéré comme en parallèle sur r.

Soit R = R1 // r = R1.r/(R1+r)

Ze = R - j/(WC)

Ze = ...
-----
Sauf distraction.  

Posté par
portoche5929
re : filtre et amplificateur 02-02-09 à 19:00

désolé mais j'aurai besoin d'un peu plus de détail pour la 6

Posté par
portoche5929
re : filtre et amplificateur 02-02-09 à 20:25

svp

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 03-02-09 à 11:06

Bon, on y va alors...
Le courant ie se sépare en deux : ie1 dans R1 et ie2 dans r.
Z2 = Ve / ie2 = r + (1/jC) = (1 + jrC) / jC Y2 = jC / (1 + jrC)
ie1 = (Ve - v-) / R1 = (Ve - v+) / R1  parce que v- = v+ = Ve / (1+jrC)
ie1 = (Ve / R1) ( 1 - (1/(1+jrC)) ) = (Ve / R1)( jrC / (1+jrC) )
d'où : Y1 = ie1 / Ve = jrC / ( R1 (1+jrC) )

Ye = Y1 + Y2 = jrC / ( R1 (1+jrC) ) + jC / (1 + jrC) = (jrC + jR1C) / ( R1(1+jrC) )

D'où Ze = R1(1+jrC) / j(R1+r)C
Z_e\,=\,R_1\,\frac{1\,+\,jrC\omega}{j(R_1+r)C\omega}

Posté par
J-P
re : filtre et amplificateur 03-02-09 à 17:09

Plus clairement et justement que dit dans mon message du 01-02-09 à 19:12

L'impédance due à r et à c = r - j/(wC) = (wrc-j)/(wC)

Et comme R1 et r sont virtuellement en // (puisque V+ = V-), l'impédance due à R1 est: [(wrc-j)/(wC)] * r/R1

--> Ye = [wC/(wrc-j)].(1 + r/R1)) = [wC/(R1.(wrc-j))].(R1 + r)

Ze = R1.(wrc-j)/(wC(R1+r))
-----
Sauf distraction.  

Posté par
Marc35
Complément 03-02-09 à 19:56

On a:
Z_e\,=\,R_1\,\frac{1\,+\,jrC\omega}{j(R_1+r)C\omega}
qui peut s'écrire :
Z_e\,=\,-jR_1\,\frac{1\,+\,jrC\omega}{(R_1+r)C\omega}
Z_e\,=\,\frac{-jR_1\,+\,rR_1C\omega}{(R_1+r)C\omega}

Z_e\,=\,\frac{R_1\,r}{(R_1+r)}\,-\,j\,\frac{1}{(1+\frac{r}{R_1})C\omega}
ou
Z_e\,=\,\frac{R_1\,r}{(R_1+r)}\,+\,\frac{1}{j(1+\frac{r}{R_1})C\omega}

Donc Ze est une résistance  \frac{R_1\,r}{(R_1+r)}  en série avec un condensateur  (1+\frac{r}{R_1})C

Posté par
Marc35
re : filtre et amplificateur 03-02-09 à 19:58

\frac{R_1\,r}{R_1+r}  est évidemment R1 en parallèle avec r



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