Objectifs du TP :

• Observer des signaux réels (GBF / Arduino)

• Mesurer fréquence, amplitude, rapport cyclique

• Visualiser les harmoniques (FFT oscilloscope)

• Relier forme temporelle ↔ contenu fréquentiel

Matériel par binôme

• Oscilloscope numérique (avec FFT)

• Générateur de fonctions (GBF)

• Arduino (UNO)

• Fils + résistance + LED (optionnel)

Vous veillerez à enregistrer vos signaux sur une clef USB pour les utiliser dans le compte-rendu.

Partie 1 : Le signal sinusoïdal

Régler le GBF :

• Signal sinusoïdal

• f=1kHz

• Vpp​=2V (peak to peak voltage = tension crête à crête)

🔹 Questions

1. Mesurer la fréquence

2. Mesurer l’amplitude

3. Observer la FFT :

   • combien de pics ?

   • à quelle fréquence ?

Réalisez un pont de Graëtz

4. Mesurer la fréquence

5. Mesurer l’amplitude

6. Observer la FFT :

   • combien de pics ?

   • à quelle fréquence ?

Ajoutez un condensateur sur le pont de Graëtz

7. Mesurer la fréquence

8. Mesurer l’amplitude

9. Observer la FFT :

   • combien de pics ?

   • à quelle fréquence ?

Partie 2 : Le signal carré

Régler le GBF :

• f=1kHz

• duty cycle = 50%

Mesurer :

10. période

11. rapport cyclique

12. Observer la FFT :

13. relever les fréquences des pics

14. comparer avec f0​,3f0​,5f0​

15. Comparer avec la théorie :

16. pourquoi pas d’harmoniques paires ?

Partie 3 : Transmission sur ligne et phénomènes de résonance

GBF (signal carré)

• Oscilloscope 2 voies

• Câble coaxial (BNC, typiquement 50 Ω)

• Résistances :

• 50 Ω (adaptation)

• 1 kΩ (désadaptation)

• court-circuit (fil)

• circuit ouvert

Montage

• GBF → câble coaxial → oscilloscope (CH1 à l’entrée, CH2 à la sortie)

🔹 Réglages

• Signal carré : f=100kHz à 1MHz

• Fronts rapides (important !)

Questions :

Observer le signal à l’entrée et à la sortie
Y a-t-il un retard ?

• Mesurer ce retard
  En déduire la vitesse de propagation

Cas 1 : circuit ouvert

Observation attendue :

• réflexion en phase

• surtension

Cas 2 : court-circuit

Observation attendue :

• réflexion inversée

Cas 3 : résistance 50 Ω (adaptation)

Cas idéal

Observation attendue :

• pas de réflexion

• signal propre

🔹 Questions clés

3. Comparer les 3 cas

4. Pourquoi observe-t-on des oscillations (ringing) ?

5. Pourquoi le signal se déforme à hautes fréquences

6. quel est le lien avec la longueur du câble, la longueur d’onde ?

Dans cette dernière partie, vous devez évoquer les phénomènes d’oscillations, de dépassements et de déformations (expliquez pour quelles raisons physiquement et avec un modèle équivalent.

Préparation du bilan du TP :

Pourquoi un signal numérique rapide nécessite :

• une adaptation d’impédance ?

• des pistes contrôlées (PCB) ?