Pont diviseur de tension
Dans l'électronique analogique, un pont diviseur de tension est un montage élémentaire qui nous permet de diviser une tension à partir d'une tension source en utilisant plusieurs résistances connectées en série. Et en général, un diviseur de tension utilise deux résistances.
À l'aide de la solution de simulation électronique LTSpice, nous allons réaliser ce montage pour comprendre son fonctionnement. Commençons ainsi par la modélisation du schéma électrique ci-dessous :
Enoncé du TD :
1. Configurez les différents éléments de ce montage tels que :
- Une tension continue de 12V pour \( U_{E1} \),
- La résistance \( R_{1} = 100Ω \),
- La résistance \( R_{2} = 100Ω \).
2. Lancez la simulation à l'aide de la touche F5 ou à partir du menu Simulate ensuite Run.
3. Une fois la simulation est terminée, à l'aide de la probe, déterminez la valeur de la tension \( U_{AB} \); soit la tension aux bornes de la résistance \( R_{1} \). Que constatez-vous ?
4. Remplacez, maintenant, la résistance \( R_{2} = 100Ω \) par une autre résistance \( R_{3} = 200Ω \). Déterminez la nouvelle valeur de la tension \( U_{AB} \) de la même manière que l'étape précédente à l'aide de la probe. Que remarquez-vous ? Que peut-on conclure ?
Correction du travaux dirigés
À l'aide la solution de simulation LTSpice, nous pouvons modéliser le schéma ci-dessus en suivant les consignes de l'énoncé ci-dessus de ce travail dirigé.
Il est également demandé de :
- rajouter une borne de terre (appelée en anglais GND) dans notre modélisation,
- configurer les annotations UE1 et U_output dans notre circuit.
La capture ci-dessus nous détaille cela :
A l'aide de la la touche F5, vous pouvez maintenant lancer la simulation. Étant donné que notre projet se simule pour la première fois, une fenêtre s'ouvre pour nous demander les paramètres temporels du simulateur. Dans notre cas, nous pouvons le stopper à 10s, pour un pas de 1s:
Une fois la simulation terminée, placez-la à l'aide de votre souris sur le câble \(U_{E1}\) et cliquez pour ajouter cette mesure et la tracer. Ajouter dans la fenêtre une nouvelle trace et répétez l'action pour ajouter la tension \(U_{Output} \) qui n'est que notre tension à mesurer \( U_{AB} \)
Nous remarquons ainsi, que la tension \( U_{AB} \) ne représente que la moitié de la tension à l'entrée de notre circuit \(U_{E1}\). Soit \( U_{AB} = \frac{1}{2}U_{E1} \).
Remplaçons maintenant \( R_{2} = 100Ω \) par une autre résisstance de valeur \( R_{3} = 200Ω \).
Simulons maintenant de nouveau notre circuit électrique à l'aide de la touche F5, nous remarquons que la trace \( U_{Output} \) change de valeur et qu'elle est maintenant égale à 8V.
En appliquant les lois d'Ohm et les deux loi de Kirchhoff, nous pouvons écrire \( U_{AB} = \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}U_{E1} \).
Soit donc \( U_{AB} = \frac{200}{100 + 200} \cdot 12V = \frac{2}{3}\cdot 12 = 8V \)
Ainsi, nous constatons que la tension aux borne de la résistance \( R_{3} = 200Ω \) est deux fois supérieure à la tension aux bornes de la résistance \( R_{1} = 100Ω \).
 |
Conclusion
Ce montage réalise donc un pont diviseur de tension. En fonction des valeurs des deux résistances \( R_{1} \) et \( R_{2} \), la tension \( U_{AB} \) est déterminée selon la relation suivante:
\[ U_{AB} = \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}U_{E1} \]
Si les résistances sont égales, \( R_{1} = R_{2} \), ce montage est appelé diviseur de tension (il s'agit d'un cas particulier d'application de ce montage appelé pont diviseur de tension)