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Electronique

Mesure de l'impédance de sortie

Mesure de l'impédance de sortie d'un quadripôle quelconque

♦ Exemple 1 : la sortie casque d'un ordinateur portable (Sony VAIO)Pont diviseur tension [160x144px]

On considère la sortie du quadripôle comme un générateur. Il existe deux solutions ultra simples pour quantifier cette donnée :

    • la première consiste à remplacer la charge (R2) par une résistance dont la valeur est connue, et à mesurer la tension à ses bornes (U2).
      L'équation se résout alors simplement.

    • la seconde utilise le principe de la demi-tension : on utilise un potentiomètre variable en lieu et place de la résistance R2, et l'on fait varier sa valeur jusqu'à l'obtention d'une tension de moitié de celle du générateur U2=U/2


Les deux résistances R1 et R2 sont alors de valeurs égales. Il ne reste plus qu'à mesurer la valeur résultante du potentiomètre en s'aidant d'un ohmmètre.

Matériel requis :

✔ oscilloscope

✔ multimètre

Première méthode :

Cette méthode est la plus facile à mettre en œuvre si l'on connaît la grandeur de la valeur ohmique à rechercher, sinon il faudra tatonner avec différentes valeurs jusqu'à l'obtention d'un résultat satisfaisant. Pour simplifier les calculs on considèrera que le pont diviseur est constitué de résistances pures.

Selon le théorème de Thévenin et en s'aidant de la loi d'Ohm, la tension du générateur étant connue il suffit de donner une valeur connue à la résistance R2 pour en déduire facilement la valeur de la résistance R1. Lors de cette manipulation, j'utilise pour R2 une valeur de 8,2 Ω que j'ai tout bonnement dans mes tiroirs, mais d'autres valeurs peuvent tout aussi bien convenir, tout dépend de la grandeur de la valeur à rechercher.

Le générateur fournit une tension U par l'intermédiaire de sa résistance interne R1 assimilable à l'impédance de sortie de l'amplificateur. La résistance de mesure R2 nous permet de visualiser la tension de sortie U2 sur un oscilloscope.

audacity icone
Le signal MP3 enregistré grace au logiciel Audacity fournit un signal sinusoïdal de fréquence 1 KHz et 1 VC/C – 0 dB. À vide c'est-à-dire sans la résistance de mesure R2, la tension présente en sortie est donc égale à celle du générateur soit 1 VC/C.



Mesure impédance ordinateur [320x240px]adaptateur coaxial BNCOn connecte en parallèle sur une entrée de l'oscilloscope via par exemple un adaptateur coaxial-BNC la résistance de mesure (voir sur la photo ci-contre). Un simple câble blindé muni d'une fiche Jack stéréo est connecté à la sortie casque du PC, l'autre extrémité dénudée est connectée à l'entrée (CH1) de l'oscilloscope. Éventuellement il est possible de connecter le second canal à l'entrée CH2 pour comparaison. On visualise dans ces conditions simultanément les deux tensions U2 et U.

Lors de la connection de la résistance R2, la tension U2 est alors diminuée du fait du montage en série des deux résistances, nous obtenons ici un pont diviseur de tension.

formule Loi d'Ohm

Après avoir réalisé le montage et effectué la mesure, procédons à de rapides calculs :

calculs ordinateur

L'impédance de sortie de l'amplificateur du PC portable (sortie casque) est donc d'environ 22 Ω. Sur la copie d'écran ci-dessous provenant du solveur de ma calculatrice les paramètres sont les suivants :

calcul impédance ordinateur
Illustration 1: TI83+
    • U correspond à la tension U du générateur

    • V correspond à la tension de sortie U2

    • X correspond à la résistance de sortie R1

    • R correspond à la résistance de mesure R2

On retrouve bien ici l'équivalence de notre formule de départ :

calculs de départ

♦ Exemple 2 : la sortie 50 Ω d'un générateur basse fréquence (GBF)

calcul impédance GBF
Illustration 2: TI83+

Pour cette manipulation, j'ai utilisé un câble blindé muni de deux fiches BNC, un té BNC et l'adaptateur coaxial-BNC mentionné plus haut.
Le générateur rélglé sur la fréquence de 1 KHz pour un niveau de 1 VC/C m'a renvoyé les valeurs suivantes :

calculs GBF

L'impédance de sortie du générateur GBF est donc d'environ 51 Ω.
A10 Arrow Purple Right J'ai tenté l'expérience avec une 100 Ω et cette fois la valeur obtenue est de 51,97 Ω...
Le résultat est très concordant avec les caractérisques de l'appareil mesuré, et ceci démontre sans aucune ambiguité la fiabilité du test qui reste très simple !

♦ Exemple 3 : la sortie casque d'un smartphone (OnePlus 5)

calcul impédance smartphone
Illustration 3: TI83+

L'essai effectué toujours dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1 m'a renvoyé les valeurs suivantes :

calculs smartphone

L'impédance de sortie de l'amplificateur du smartphone (sortie casque) est donc d'environ 9 Ω.

 

Seconde méthode :

Pour utiliser cette méthode il convient de disposer d'un potentiomètre ou résistance variable de valeur supérieure à l'impédance à mesurer.
Le potentiomètre remplace dans ce cas la résistance de mesure R2, qu'iil faudra ajuster de manière à obtenir sur l'écran de l'oscilloscope une tension de moitié de celle délivrée par le générateur.
Cette condition étant réalisée il ne restera plus qu'à débrancher la résistance variable pour en mesurer sa valeur en s'aidant d'un ohmmètre.
La méthode peut s'appliquer à tout quadripôle quel qu'il soit.

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