Circuit dérivateur : Visualiser le taux de variation

Pièces et Matériaux

• Deux piles 6 V
• Condensateur 0,1 µF (Radio Shack #272-135)
• Résistance 1 MΩ
• Potentiomètre linéaire 5 kΩ, un tour (Radio Shack #271-1714)

Bien que tout potentiomètre linéaire fonctionne, une unité de résistance plus faible tend à fournir une réponse plus propre. En pratique, j'ai utilisé un potentiomètre de 10 kΩ avec d'excellents résultats.

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapitre 13 : « Condensateurs »

Objectifs d'Apprentissage

• Construire un circuit dérivateur de base.
• Acquérir une compréhension pratique de la dérivée comme taux de variation.

Schéma Électrique

Illustration

Instructions

En utilisant le schéma, connectez le potentiomètre de manière que son curseur agisse comme source de tension d'entrée. Mesurez la tension entre le curseur et la borne négative de la pile 6 V inférieure — c'est votre entrée. L'entrée variera en douceur de 0 V à 12 V lorsque le potentiomètre est tourné sur toute sa plage.

Ensuite, connectez un voltmètre numérique aux bornes de la résistance de 1 MΩ. Réglez le multimètre sur une plage millivolt pour une sensibilité maximale. Lorsque le potentiomètre est maintenu immobile, le multimètre devrait indiquer zéro (ou un décalage négligeable). Tournez lentement le potentiomètre dans le sens horaire et notez la montée de tension ; puis tournez-le dans le sens antihoraire et notez la chute de tension. Le signe de la tension changera avec le sens du mouvement, confirmant que le circuit sort la dérivée temporelle du signal d'entrée.

Essayez d'ajuster le potentiomètre pour que le multimètre affiche une tension faible et stable. Les lectures les plus stables se produisent lorsque le potentiomètre est déplacé à un rythme constant — cela produit une tension d'entrée linéaire et une dérivée constante.

Cette expérience démontre le concept central du calcul différentiel : la tension de sortie du circuit est directement proportionnelle au taux de variation instantané de la tension d'entrée. Comme le circuit effectue une opération mathématique en temps réel, il fonctionne comme un ordinateur analogique simple. Les dérivateurs plus sophistiqués utilisent des amplificateurs opérationnels et des réseaux RC pour améliorer la précision et la bande passante ; pour une étude plus approfondie, voir le chapitre « Circuits intégrés analogiques » dans ce volume.

Fiches Connexes

• Fiche de travail : Circuits intégrateurs et dérivateurs passifs