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Lire le module et la phase sur un diagramme de Bode

Calculez une coupure du premier ordre, les décibels et des fréquences de test pertinentes.

Un rapport, pas une tension absolue

Pour une fonction de transfert en tension, le module en décibels vaut 20log⁡10∣H∣20\log_{10}|H|, où H est la tension de sortie divisée par la tension d’entrée sous une charge indiquée. Un rapport de tensions de 2 vaut 6.0206 dB ; un rapport de 0.1 vaut −20 dB. Le facteur 10 appartient aux rapports de puissances. Mélanger les deux conventions double ou divise par deux le résultat tracé.

Un passe-bas RC sans charge, avec la sortie aux bornes de C, possède H(jω)=1/(1+jωRC)H(j\omega)=1/(1+j\omega RC). Sa fréquence de coupure est fc=1/(2πRC)f_c=1/(2\pi RC). Soit R = 10 kΩ et C = 100 nF. Alors fc = 159.154943 Hz. À fc, le module vaut 1/√2 = 0.707107, soit −3.0103 dB, et la phase −45°. La coupure n’est pas le point où la sortie disparaît brusquement.

Trois points de contrôle utiles

FréquenceModuleGainPhase
0.1 fc0.995037−0.043214 dB−5.710593°
fc0.707107−3.010300 dB−45°
10 fc0.099504−20.043214 dB−84.289407°

Bien au-dessus de la coupure, cette réponse du premier ordre approche une pente de −20 dB par décade. Cette asymptote est une esquisse utile, et non la courbe exacte près de fc. La phase tend vers −90° à haute fréquence. Un espacement logarithmique des fréquences rend lisibles la bande passante basse fréquence et l’atténuation haute fréquence.

L’effet de charge doit rester dans le modèle

Si une charge de 10 kΩ est placée aux bornes du condensateur, le gain continu vaut 0.5 et le pôle utilise 5 kΩ multipliés par C. La sortie absolue au pôle vaut alors 0.5/√2, et non 0.707107. Un « point à −3 dB » signifie généralement 3 dB sous le gain de bande passante : précisez donc la référence.

Planifiez un balayage AC couvrant au moins deux décades autour de la coupure souhaitée, puis ajoutez des fréquences exactes de contrôle. Un balayage large montre la forme ; les points exacts étayent l’acceptation numérique. Comparez ensemble le module et la phase, car sélectionner le mauvais nœud peut accidentellement donner un module plausible à une fréquence.

Essayez vous-même

Un passe-bas a un gain continu de 4. Quel est son module à son pôle du premier ordre et le gain absolu en dB à cet endroit ?

Lire l’explication

Le module vaut 4/√2 = 2.828427. Le gain absolu est 20 log10(4) − 3.0103 = 9.0309 dB ; il est 3.0103 dB sous les 12.0412 dB de bande passante.

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