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Niveau maths spé
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Problème en électrocinétique

Posté par
EvDavid
16-07-19 à 18:33

Bonjour,

J'ai eu un problème en l'électrocinétique vraiment étrange aujourd'hui. C'est en séance de TP. J'étudiais le filtre de Rauch, avec Y_{1}=Y_{2}=R et Y_{3}=Y_{4}=C et Y_{5}=R'. On obtient un filtre passe-bande. Pour les basses fréquences on a une pente de +20dB et pour les hautes fréquences on a une pente de -20dB. Dans le diagramme de phase cela correspond à +90° en basses fréquences et à -90° en hautes fréquences. Seulement, le signal que j'obtient sur l'oscilloscope est inversé. En basses fréquences je trouve bien l'opposition de phase, mais le signal de sortie est en retard. Et pour les hautes fréquences je trouve que le signal de sortie est en avance. Même en raisonnance, je ne trouvais pas que les signals étaient en phase, mais en opposition de phase...
Je me suis assuré que j'observe bien la sortie en CH2 dans l'oscilloscope, et le signal du GBF en CH1. Je me suis assuré que l'oscilloscope n'inverse pas les signaux aussi. Mais toujours le même problème.
J'ai montré mon montage à un professeur et il m'a affirmé qu'il était correct.

J'espère que vous pourrez me donner des pistes de réflexions sur les divers problèmes auxquels je n'ai pas pensé.

Merci d'avance,

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 16-07-19 à 20:15

Bonsoir
Sans connaître le schéma du montage et le matériel utilisé, ce que je vais écrire est vraiment à prendre avec réserve...
Première chose qui me vient à l'idée : certains de ces filtres utilisant un ampli op sont passe-bandes inverseurs. On obtient bien le diagramme du gain classique mais il faut inverser le signe de la phase...

Posté par
EvDavid
re : Problème en électrocinétique 16-07-19 à 20:19

Je m'excuse, j'allais joindre un fichier mais j'ai oublié de l'attacher (j'ai juste téléchargé l'image).
La fonction de transfert que j'avais était (tel qu'indiqué sur la feuille de TP) celle d'un passe-bande non inverseur. Avec un H0>0.

Problème en électrocinétique

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 16-07-19 à 20:43

Comme le monde est petit : tu peux jeter un coup d'œil au dernier paragraphe de cette fiche que j'ai élaborée il y a quelque temps pour illustrer l'intérêt du théorème de Millman.
Le signal d'entrée étant appliqué à l'entrée inverseuse de l'ampli op, on obtient normalement un filtre inverseur.
Autre idée : le comportement d'un ampli op usuel (TL081 par exemple) ne reste quasi idéal qu'au basse et moyenne fréquence ; ne pas dépasser quelques kilohertz...
Peux-tu indiquer les valeurs de R et C choisies et la plage de fréquence utilisée ?

Posté par
EvDavid
re : Problème en électrocinétique 16-07-19 à 23:16

Bonjour,

Merci pour votre réponse.
Vous avez raison ! J'ai pris R=2.2k et C=0.12F, j'obtiens une fréquence de résonnance fr=1.2kHz. J'ai travaillé de 40Hz à 30kHz. Mais déjà pour la fréquence de résonnance j'obtenais un signal inversé. Donc il y'avait un problème dans la fonction de transfert.

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 16-07-19 à 23:25

Je viens de refaire le calcul, une erreur est si vite arrivée ! La fonction de transfert complexe peut s'écrire sous la forme :

\underline{H}=\dfrac{H_{o}}{1+jQ.\left(x-\frac{1}{x}\right)}\quad avec\quad x=\frac{\omega}{\omega_{o}}

et Ho : réel négatif. Il s'agit bien, comme prévu au premier coup d'œil sur le schéma du circuit (le nom : « entrée inverseuse » de E- n'est pas due au hasard), d'un filtre passe -bande inverseur. Il est donc normal que tension d'entrée et tension de sortie soient en opposition de phase en x=1.

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 16-07-19 à 23:28

Tu oublies la valeur de R'...
Tu devrais revoir la signification des appellations des deux entrées : inverseuse pour E- , non inverseuse pour E+...

Posté par
EvDavid
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 00:13

Je m'excuse pour l'oubli de R'. J'avais R'=4.7k.

Je pensais que les appellations d'entrées inverseuse et de non inverseuse étaient un peu hasardeuse. Bien sûr qu'en physique toutes les appellations sont bien choisies, mais, sauf si ma mémoire me joue des tours, je me rappelle d'une fois où la tension d'entrée était en entrée inverseuse et on avait un signal non inversé. Peut-être que je ne me souviens pas bien et je confonds avec les montagnes en régime linéaire (avec la rétroaction positive).

Merci beaucoup pour votre aide.

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 14:59

Citation :
je me rappelle d'une fois où la tension d'entrée était en entrée inverseuse et on avait un signal non inversé

Je serais curieux de connaître un tel montage.
Sinon à retenir :
- Liaison par dipôle entre E- et S sans liaison entre E+ et S : régime linéaire possible (ne pas choisir une tension d'entrée trop importante)
- Liaison par dipôle entre E+ et S sans liaison entre E- et S : régime linéaire impossible ; fonctionnement de l'ampli op en comparateur.
Cela évite un jour d'oral de prendre un comparateur à hystérésis pour un ampli inverseur... Le cas avec liaisons E- - S et E+ - S demande une étude hors programme au niveau bac+2 ; l'énoncé doit préciser si le régime est linéaire ou non.

Posté par
EvDavid
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 15:09

Bonjour,

Je me trompe sûrement alors.
Merci pour vos précisions.

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 15:39

Autre chose : tu dis obtenir une fréquence de résonance de 1,2kHz.
Avec R=2,2k ; R'=4,7k ; C=120nF ;
Le calcul conduit à :
Ho=-1,07 ; Q=1,03 , fo=583Hz ;
Bien sûr, je ne suis pas infaillible dans mes calculs mais ces résultats sont confirmés par le logiciel de simulation Pspice...

Problème en électrocinétique

Problème en électrocinétique

Posté par
EvDavid
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 17:37

Bonjour,

En fait, je suivais simplement une feuille de TP où l'expression de la fréquence de résonnance et la fonction de transfert étaient données. Peut-être il y'avait une faute.

Sinon, pour votre diagramme de phase, ne devrait-il pas commencer par -90° en basses fréquences pour finir en +90° en hautes fréquences et passer par 0 en résonnance s'il vous plaît ?

Merci d'avance,

Posté par
vanoise
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 21:58

Non ! Tu as ici un passe bande inverseur : par rapport au passe bande que tu évoques, il faut ajouter ou retrancher à la phase 180° (on travaille évidemment modulo 360°). Le logiciel que j'ai utilisé retranche 180°. Ainsi, à la résonance (x=1), tension d'entrée et tension de sortie sont en opposition de phase : =180° .
Il serait peut-être bon que tu saches exprimer proprement la phase comme l'argument de H avec Ho réel négatif.

Posté par
EvDavid
re : Problème en électrocinétique 17-07-19 à 22:06

Je m'excuse pour cette grave faute. Je me suis dit qu'il est inverseur alors juste les signes seront opposés (en comparaison avec le non inverseur) mais il faut retrancher 180°.
Merci pour votre aide.



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