Filtres RC

Programmes : Sek II, electronics courses

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Objectif

Mesurer les réponses en fréquence des filtres RC passe-bas et passe-haut.

Le montage

Source : sinus, amplitude 5 V (valeur efficace 3,54 V), 159,15 Hz — la fréquence de coupure des filtres. En bas — le filtre passe-bas : une résistance de 1 kΩ, puis un condensateur de 1 µF, sortie aux bornes du condensateur. En haut — le filtre passe-haut : un condensateur, puis une résistance, sortie aux bornes de la résistance. Voltmètres en mode AC sur les sorties.

Protocole

1. Notez les tensions de sortie des deux filtres.
2. Réglez successivement 20, 50, 100, 300, 500 et 1000 Hz et notez les deux sorties à chaque fréquence.
3. Tracez les courbes du rapport \(U_{out} / U_{in}\) en fonction de la fréquence. Prenez pour \(U_{in}\) la tension efficace de la source, 3,54 V.

Résultat attendu

À la fréquence de coupure \(f = 1 / (2\pi RC)\) ≈ 159 Hz, les deux sorties valent environ 2,50 V — 0,71 fois l’entrée. À 20 Hz : passe-bas — environ 3,5 V, passe-haut — environ 0,44 V. À 1000 Hz : passe-bas — environ 0,56 V, passe-haut — environ 3,5 V.

Questions

1. Quel filtre convient pour éliminer le bruit haute fréquence du signal d’un capteur ?
2. Comment la fréquence de coupure changera-t-elle si l’on utilise un condensateur de 0,1 µF ?

Réponses

1. Le filtre passe-bas. Il transmet les variations lentes du signal presque sans les modifier, environ 3,5 V sur 3,54 V à 20 Hz, et atténue les variations rapides : à 1000 Hz, il ne reste qu’environ 0,56 V. On choisit sa fréquence de coupure au-dessus des fréquences du signal utile et en dessous de celles du bruit.
2. Elle est multipliée par dix : \(f = 1 / (2\pi RC)\) = 1 / (2π · 1 kΩ · 0,1 µF) ≈ 1,59 kHz.