Comment mesurer la constante de temps d’un filtre de premier ordre ?
1 - Mesurer en électronique
Afin d'effectuer des mesures en électronique plusieurs outils sont mis à notre disposition. Les deux principaux outils sont le multimètre et l’oscilloscope.
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Le multimètre nous permet de mesurer l’intensité des grandeurs caractéristique de nos composants et notre circuit électronique tel que l’ampérage au sein d’une maille, la valeur de la résistance d’un composant ou la différence de potentiel entre deux points de notre circuit
Ces mesures sont observables la plupart du temps sur un écran digital.
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L’oscilloscope digital quant à lui nous permet de visualiser un ou deux signaux en fonction du temps.
Ce qui est très utile quand nos signaux sont d’une forme particulière, cela nous permet de relever des valeurs caractéristique de notre signal comme son amplitude, sa fréquence, sa période, et dans certains cas sa phase à l’origine. Cela nous permet également de comparer deux signaux entre eux, de mesurer leur déphasage, leur différence d’amplitude ou de fréquence.
Un circuit correspondant à un filtre de premier ordre est constitué d’un générateur de tension (G) d’une résistance et d’un condensateur.
2 - Qu’est-ce qu’un filtre de premier ordre ?
Il existe deux différents types de filtre: R-C et C-R
Le circuit R-C est un filtre passe bas c’est à dire qu’il filtre les signaux électrique de hautes fréquences contrairement au filtre C-R qui est un filtre passe haut et qui filtre les signaux de basses fréquences.
Leur utilisation permet principalement de extraire différentes composante d’un signal selon leurs fréquence. Par exemple, pour retirer la composante continue d’un signal émis par un microphone lorsque il est mis sous tension; ceci afin d’extraire la composante alternative du signal. (Cf: Synthèse “Reconnaître un circuit R-C / C-R)
Le saviez-vous ?
Le mode AC de l’oscilloscope se comporte comme un filtre passe haut !
3 - Qu'est-ce que la constante de temps
La constante de temps représente le temps nécessaire pour atteindre 63% de la tension maximale. Au bout d'un temps égal à 5T on considère que le condensateur est complètement chargé puisque la tension à ses bornes dépasse 99%.
La constante de temps est appelé 𝝉 (Tau).
La formule permettant de calculer cette constante de temps est la suivante :
𝝉 = R.C
T en secondes, R la valeur de la résistance en ohms et C la valeur de la capacité en farads
Le saviez vous ?
La constante de temps provient de l’équation différentielle que respecte la tension aux bornes de notre dipôle. En effet la vitesse à laquelle la tension varie est lié a la valeur de cette même tension. On imagine bien par exemple que plus un condensateur va être chargé plus la vitesse à laquelle il se charge va diminuer.
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Circuit R-C
Calcul théorique:
On cherche à trouver le lien entre Ve(t) et Vs(t)
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Circuit C-R
Calcul théorique:
On cherche à trouver le lien entre Ve(t) et Vs(t)
