Kit de formation sur l'oscilloscope destiné à l'enseignant ...literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/54702-97005.pdf · Aucun autre appareil de test n'est nécessaire à part l'oscilloscope,

Kit de formation sur l'oscilloscope destiné à l'enseignant - DSOXEDK

Guide et didacticiel de laboratoire - Oscilloscopes Keysight InfiniiVision Série4000 X

Avertissements© Keysight Technologies, Inc. 2008-2012

Les droits d'auteur de ce matériel didactique vous autorisent à réimprimer, modifier et distribuer l'intégralité ou une partie de ce document pour la formation des étudiants au matériel de test Keysight.

Référence du manuel54702-97005

VersionNovembre 2012

Disponible uniquement au format électron-ique

Keysight Technologies, Inc. 1900 Garden of the Gods Road Colorado Springs - CO 80907 - États-Unis

GarantieLes informations contenues dans ce document sont fournies «en l'état» et peuvent faire l'objet de modifications sans préavis dans les éd itions ul té-rieures. Dans les l imites dela législa-tion en vigueur, Keysight exclut en outre toute garantie, expresse ou implicite, concernant ce manuel et les informations qu’il contient, ycompris, mais non exclusivement, les garanties de qual ité marchande et d'adéquation à un usage particulier. Keysight ne sera en aucun cas être tenu responsable des erreurs ou des dommages incidents ouconsécutifs, l iés à la fourniture, à l’util isation ou à l’exactitude de ce doc-ument ou aux performances de tout produit Keysight auquel il se rapporte. Si Keysight et l'util isateur ont souscrit un contrat écrit séparé dont les cond i-tions de garantie du produit couvert par ce document entrent en confl it avec les présentes cond itions, les con-d itions de garantie du contrat séparé remplacent les cond itions stipulées dans le présent document.

Licences technologiquesLe matériel et le logiciel décrits dans ce doc-ument sont protégés par un accord de licence ; leur utilisation ou leur reproduction est soumise aux termes et conditions de ladite licence.

Limitation des droitsSi le logiciel est utilisé par un représentant direct ou indirect du gouvernement des États-Unis d’Amérique, le logiciel est livré et commercialisé en tant que logiciel informa-tique commercial selon les directives DFAR 252.227-7014 (juin 1995), ou en tant que l'article commercial selon la directive FAR 2.101(a) ou logiciel informatique limité selon la directive FAR 52.227-19 (juin 1987) ou toute règle ou clause de contrat équivalents. L’utilisation, la duplication ou la divulgation du logiciel est régie par les termes habituels de la licence commerciale concédée par Keysight Technologies. Les départements ne faisant pas partie de la Défense (DOD) et agences gouvernementales des États-Unis d’Amérique recevront des droits limités comme l’indique la directive FAR 52.227-19

(c)(1-2) (juin 1987). Le gouvernement des États-Unis d’Amérique recevra des droits limités comme définis par la directive FAR 52.227-14 (juin 1987) ou DFAR 252.227-7015 (b)(2) (novembre 1995) et applicables pour toutes informations tech-niques.

Consignes de sécurité

CAUTION

La mention ATTENTION signale un danger pour le matériel. Elle attire l’attention sur une procédure ou une pratique qui, si elle n’est pas respectée ou correctement réalisée, peut se traduire par des dommages à l’appareil ou une perte de données importante. En présence de la mention ATTENTION, ne pas continuer l'utilisation tant que les conditions indiquées n’e sont pas parfaitement comprises et respectées.

WARNING

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Guide et didacticiel de laboratoire du kit de formation sur les oscilloscopes 4000 X-Series destiné à l'enseignant - DSOXEDK 3

Guide et didacticiel de laboratoire — Aperçu rapideCe guide et ce didacticiel de laboratoire pour l'oscilloscope est destiné aux élèves-ingénieurs et étudiants en physique à l'utilisation avec les oscilloscopes Keysight Technologies InfiniiVision 4000 et 3000 X-Series (modèles DSO et MSO) dont les licences sont associées au Kit de formation de l'enseignant (DSOXEDK).

ANote à l'intention du professeur des élèves-ingénieurs et des étudiants en physique

Cher/Chère professeur et/ou assistant de laboratoire,

Ce guide et ce didacticiel de laboratoire se composent de 15 laboratoires pratiques individuels que les étudiants peuvent réaliser afin de se familiariser avec l'oscilloscope et son fonctionnement. Un oscilloscope est l'outil de mesure que vos étudiants utiliseront plus que tout autre pour tester des expériences sur des circuits que vous leur fournissez ainsi que pour tester un projet de conception plus élaboré. Ils utiliseront également considérablement les oscilloscopes après leur diplôme et dans l'industrie électronique actuelle. Il est donc extrêmement important qu'ils acquièrent toutes les compétences pour utiliser cet outil indispensable.

Chaque laboratoire prend 15 à 20 minutes environ. Ces laboratoires sont destinés à l'utilisation des oscilloscopes InfiniiVision 4000 et 3000 X- Series Keysight dont les licences sont associées à l'option Kit de formation de l'enseignant (DSOXEDK). Cette option offre une de nombreux signaux de démonstration intégrés conçus pour les élèves- ingénieurs et les étudiants en physique. Certains signaux de démonstration sont très simples (ex. signaux sinusoïdaux) tandis que d'autres sont très complexes afin d'imiter les signaux analogiques et numériques réels. Aucun autre appareil de test n'est nécessaire à part l'oscilloscope, les deux sondes passives (livrées avec l'oscilloscope) et un câble BNC.

Avant que vos étudiants commencent tester leurs expériences lors de leur premier laboratoire, Keysight leur conseille de lire le Chapitre 1, l'Annexe A et l'Annexe B de ce document pour se préparer (travail personnel). Le Chapitre 1 présente l'oscilloscope ainsi que quelques principes fondamentaux sur l'utilisation des sondes. L'Annexe A et l'Annexe B sont de brefs didacticiels sur la théorie de fonctionnement et la bande passante des oscilloscopes.

Les étudiants doivent ensuite réaliser les 6 premiers laboratoires pratiques du Chapitre 2 de ce document (Oscilloscope de base - Laboratoires de mesure WaveGen) au cours de leur première session en laboratoire. Les laboratoires 1 à 3 fournissent aux étudiants les connaissances suffisantes pour étalonner l'oscilloscope (V/div et s/div) en utilisant le déclenchement sur front afin de commencer à réaliser des mesures de base avec l'oscilloscope lors des premières expériences que vous leur attribuez. Le laboratoire 4 apprend à enregistrer les résultats des mesures afin de commencer à les inclure dans les rapports de laboratoire que vous leur demandez. Le laboratoire 5 apprend à régler la compensation des sondes. Le laboratoire 6 apprend à utiliser le générateur de fonction WaveGen intégré en option. Ce laboratoire est réalisé en 5 minutes seulement, mais nécessite que vos oscilloscopes possèdent cette option sous licence.

4 Guide et didacticiel de laboratoire du kit de formation sur les

Les laboratoires pratiques « Avancés » présentés au Chapitre 3 de ce document sont facultatifs. Les étudiants peuvent choisir de réaliser tout ou une partie de ces laboratoires s'ils souhaitent en savoir plus sur l'utilisation de certaines fonctions de mesure plus avancées de l'oscilloscope. Les professeurs peuvent également attribuer des laboratoires particuliers qu'ils jugent importants. Ce guide de laboratoire est organisé pour offrir une certaine souplesse d'utilisation.

Cordialement,

Johnnie HancockDirecteur des programmes éducatifs des oscilloscopesKeysight Technologies


Table des matièresGuide et didacticiel de laboratoire — Aperçu rapide / 3ANote à l'intention du professeur des élèves-ingénieurs et des étudiants en physique / 3

1 Mise en route

Sondes de l'oscilloscope / 9

Prise de contact avec la face avant / 12

2 Oscilloscope de base - Laboratoires de mesure WaveGen

Laboratoire n°1 : Réalisation de mesures sur des signaux sinusoïdaux / 16

Laboratoire n°2 : Connaissance des principes de base du déclenchement de l'oscilloscope / 23

Laboratoire n°3 : Déclenchement sur des signaux bruyants / 29

Laboratoire n°4 : Documenter et enregistrer les résultats de test de l'oscilloscope / 34

Laboratoire n°5 : Compensation de vos sondes passives 10:1 / 39Calcul de la compensation capacitive correcte / 42Charge de lasonde / 43

Laboratoire n°6 : Utilisation du générateur de fonction intégré WaveGen / 45

3 Laboratoires sur les mesures avancées de l'oscilloscope

Laboratoire n°7 : Déclenchement sur une rafale numérique au moyen d'un retard du déclenchement / 48

Laboratoire n°8 : Déclenchement, capture et analyse d'un événement occasionnel / 52

Laboratoire n°9 : Capture d'un événement monocoup / 56

Laboratoire n°10 : Mesures paramétriques automatiques sur des signaux numériques / 59

Laboratoire n°11 : Utilisation du zoom de la base de temps pour effectuer des mesures à déclenchement périodique / 65

Laboratoire n°12 : Mesures du temps de propagation de phase et signaux de Lissajous / 70

Laboratoire n°13 : Utilisation des fonctions mathématiques de l'oscilloscope sur les signaux / 74

Laboratoire n°14 : Utilisation de la détection des crêtes pour éliminer le sous-échantillonnage / 78

Laboratoire n°15 : Utilisation de la mémoire segmentée pour capturer plus de signaux / 82

6 Guide et didacticiel de laboratoire du kit de formation sur les oscilloscopes 4000 X-Series destiné à

4 Résumé

Documentation connexe Keysight / 90

A Schéma de principe et théorie de fonctionnement de l'oscilloscope

DSO - Schéma de principe / 92

Convertisseur analogique/numérique (ADC) / 92

Bloc atténuateur / 93

Bloc de tension continue de décalage / 93

Bloc amplificateur / 93

Comparateur de déclenchement et blocs de logique de déclenchement / 94

Blocs de base de temps et de mémoire d'acquisition / 95

Bloc de traitement numérique des signaux de l'écran (DSP) / 96

B Bande passante de l'oscilloscope - Didacticiel

Définition de la bande passante d'un oscilloscope / 98

Bande passante nécessaire pour les applications analogiques / 100

Bande passante nécessaire pour les applications numériques / 101Méthode empirique / 101Etape1: Déterminer les vitesses de front les plus élevées / 101Etape2: Calculer finflexion / 101

Etape3: Calculer la bande passante de l'oscilloscope / 102Exemple / 102

Comparaisons des mesures d'horloges numériques / 104

Index

7

Kit de formation sur l'oscilloscope destiné à l'enseignant - DSOXEDK Guide et didacticiel de laboratoire

1 Mise en route

Sondes de l'oscilloscope / 9Prise de contact avec la face avant / 12

L'oscilloscope est un outil essentiel pour réaliser des mesures de tension et de synchronisation sur les circuits électriques analogiques et numériques modernes. Dès que vous aurez obtenu votre diplôme d'électrotechnique et travaillerez dans l'industrie de l'électronique, vous constaterez que l'oscilloscope est l'instrument de mesure le plus utilisé pour tester, vérifier et déboguer vos conceptions. Même au cours de votre cursus, l'oscilloscope est l'instrument le plus couramment utilisé dans les laboratoires pour tester et vérifier vos conceptions et autres réalisations. Malheureusement, de nombreux étudiants n'appréhendent jamais complètement l'utilisation d'un oscilloscope. Leur modèle d'utilisation se limite souvent à tourner des boutons et à appuyer sur les boutons au hasard jusqu'à ce qu'une image proche de ce qu'ils recherchent apparaisse par magie sur l'écran de l'oscilloscope. Nous espérons qu'après cette série de petits laboratoires, vous comprendrez mieux l'oscilloscope et que vous l'utiliserez plus efficacement.

Présentation d'un oscilloscope Un oscilloscope est un instrument de mesure électronique qui contrôle sans intrusion les signaux d'entrée et les représente ensuite sous forme graphique dans un format simple de tension par rapport au temps. Le type d'oscilloscope que votre professeur utilisait lors de ses études était probablement un modèle entièrement analogique. Ces oscilloscopes d'ancienne génération, désignés habituellement sous le terme oscilloscopes analogiques, avaient une bande passante limitée, ne réalisaient aucune mesure automatique et nécessitaient également la répétition du signal d'entrée (le signal d'entrée apparaissant et se répétant en permanence).

Le type d'oscilloscope que vous utiliserez pour cette série de laboratoires et probablement au cours du reste de vos études universitaires est l'oscilloscope à mémoire numérique, parfois simplement appelé DSO (Digital Storage Oscilloscope). Vous utiliserez peut-être également un oscilloscope à signaux mixtes, qui associe les mesures du DSO traditionnel et des mesures d'analyse logique, parfois appelé MSO (Mixes Signal Oscilloscope). Les DSO et MSO actuels peuvent capturer et afficher des signaux répétitifs ou monocoup ; ils incluent souvent une gamme de mesures automatiques et de possibilités d'analyse qui permettent de caractériser vos conceptions et vos expériences plus rapidement et plus précisément que ce que votre professeur pouvait faire lors de ses études.


1 Mise en route

Pour en savoir plus sur les principes fondamentaux des oscilloscopes, téléchargez la note d'application Keysight Evaluating Oscilloscope Fundamentals (évaluation des principes fondamentaux des oscilloscopes). Cette publication est reprise au paragraphe « “Documentation connexe Keysight » de ce document avec les instructions de téléchargement. Si vous souhaitez d'abord apprendre la théorie de fonctionnement d'un oscilloscope, reportez-vous à l'Annexe A de ce document.

Le meilleur moyen d'apprendre rapidement comment utiliser un oscilloscope et de comprendre ce qu'il peut faire pour vous est de vous renseigner d'abord sur certaines des commandes les plus importantes de l'instrument et ensuite de commence à l'utiliser pour mesurer quelques signaux de base (ex. signaux sinusoïdaux). Lorsque leur licence est associée à l'option du Kit de formation de l'enseignant DSOXEDK, les oscilloscopes InfiniiVision 4000 et 3000 X-Series d'Keysight Technologies (Figure 1) peuvent créer divers signaux analogiques et numériques de démonstration. Nous utiliserons la plupart de ces signaux pour cette série de petits laboratoires afin de vous permettre d'apprendre à utiliser cet instrument fondamental de mesure des signaux électroniques... l'oscilloscope.

Figure 1 Oscilloscopes Keysight InfiniiVision Série 4000X

Mise en route 1


Sondes de l'oscilloscope

Au moment d'effectuer des mesures avec l'oscilloscope, la première tâche consiste habituellement à connecter ses sondes entre l'appareil ou le circuit mesuré et ses entrées BNC. L'extrémité des sondes de l'oscilloscope a une impédance d'entrée relativement élevée (résistance élevée avec une faible capacité) au point de test. Une connexion avec une impédance élevée est importante afin d'isoler l'instrument de mesure du circuit testé étant donné que nous ne souhaitons pas que l'oscilloscope et sa sonde modifient les caractéristiques des signaux mesurés.

Il existe de nombreux types de sondes utilisées pour des mesures particulières, mais celles que nous utiliserons aujourd'hui sont les sondes les plus fréquemment utilisées : ce sont les sondes passives de tension 10:1 (voir Figure 2). « Passive » signifie simplement que ce type de sonde n'inclut aucun composant « actif » tel que des transistors ou des amplificateurs. « 10:1 » signifie que cette sonde atténue le signal d'entrée reçu d'un facteur 10.

Lorsqu'une sonde passive 10:1 standard est utilisée, toutes les mesures de l'oscilloscope doivent être effectuées entre le point de test du signal et la masse. En d'autres termes, vous devez connecter à la masse l'agrafe de mise à la masse de la sonde. Vous ne pouvez pas mesurer des tensions sur un composant au milieu du circuit au moyen de ce type de sonde. Si vous devez mesurer la tension d'un composant qui n'est pas à la masse, vous pouvez utiliser la fonction mathématique de soustraction de l'oscilloscope (voir laboratoire 13) en mesurant les signaux aux deux extrémités du composant relatives à la masse au moyen des deux voies de l'instrument ou vous pouvez utiliser une sonde active différentielle spéciale. Remarquez également qu'un circuit ne doit jamais être complété au moyen de l'oscilloscope.

La Figure 3 présente un modèle électrique d'une sonde passive 10:1 connectée à un oscilloscope au moyen de la sélection d'entrée 1 MΩ par défaut de l'instrument, qui est nécessaire lorsque ce type de sonde est utilisé. Remarquez que de nombreux oscilloscopes ayant une bande passante plus élevée ont également une extrémité d'entrée 50 Ω sélectionnable par l'utilisateur ; cette

Figure 2 Sonde passive de tension 10:1


1 Mise en route

entrée est souvent utilisée pour des extrémités de sondes actives et/ou lorsqu'un signal est directement fourni à partir d'une source 50 Ω au moyen d'un câble coaxial BNC 50 Ω.

Même si le modèle électrique de la sonde passive et de l'oscilloscope a une capacité inhérente/parasite (non prévue) ainsi que des réseaux de capacités de compensation prévus intentionnellement, ignorons pour l'instant ces composants de capacité et analysons le comportement idéal du signal de ce système sonde/oscilloscope dans des conditions d'entrée basse fréquence ou en courant continu.

Après avoir retiré tous les composants capacitifs de notre modèle électrique sonde/oscilloscope, il ne reste que la résistance de la pointe de la sonde 9 MΩ en série avec l'impédance d'entrée 1 MΩ de l'oscilloscope. La résistance d'entrée nette à la pointe de la sonde est alors de 10 MΩ. En utilisant la loi d'Ohm, vous constatez que la tension reçue à l'entrée de l'oscilloscope représente 1/10ème de la tension de la pointe de la sonde (Voscilloscope = Vsonde x (1 MΩ/10 MΩ).

Ceci signifie qu'avec une sonde passive 10:1, la plage dynamique du circuit de mesure de l'instrument a été étendue. En d'autres termes, vous pouvez mesurer des signaux dont l'amplitude est 10 fois supérieure à celle des signaux que vous pouvez mesurer au moyen d'une sonde 1:1. En outre, l'impédance d'entrée du système de mesure de votre oscilloscope (sonde + oscilloscope) augmente et passe de 1 MΩ à 10 MΩ. C'est une bonne chose étant donné qu'une impédance d'entrée plus faible pourrait charger l'appareil mesuré et éventuellement modifier les tensions réelles de l'appareil, ce qui n'est pas souhaitable. Même si une impédance d'entrée nette de 10 MΩ est en effet importante, vous ne devez pas oublier que cette impédance de charge doit être considérée en rapport avec l'impédance de l'appareil que vous sondez. Par exemple, un simple circuit d'amplificateur opérationnel ayant une résistance de réaction de 100 MΩ peut entraîner des lectures erronées sur un oscilloscope.

Figure 3 Schéma de principe simplifié d'une sonde passive 10:1 connectée à l'impédance d'entrée 1 MΩ de l'instrument

Mise en route 1


Lorsque nous arriverons au laboratoire 5 (Compensation de vos sondes passives 10:1), nous reviendrons sur ce modèle de sonde passive et aborderons les composants capacitifs. Ces éléments du modèle électrique sonde/oscilloscope ont une influence sur les performances dynamique/courant alternatif du système oscilloscope/sonde.


1 Mise en route

Prise de contact avec la face avant

Commençons par nous familiariser avec les commandes/boutons les plus importants de votre oscilloscope. Les commandes « Horizontales » se trouvent dans la partie supérieure de l'oscilloscope (voir Figure 4). Le plus grand bouton règle l'échelle horizontale en secondes/division. Cette commande règle l'échelle de l'axe X du signal affiché. Une « division » horizontale est le temps Δ entre chaque ligne verticale de la grille. Si vous souhaitez afficher des signaux plus rapides (signaux haute fréquence), vous règlerez alors l'échelle horizontale sur une valeur s/div plus petite. Si vous souhaitez afficher des signaux plus lents (signaux basse fréquence), vous règlerez alors habituellement l'échelle horizontale sur une valeur s/div plus grande. Le plus petit bouton de la partie Horizontale règle la position horizontale du signal. En d'autres termes, cette commande permet de déplacer vers la gauche ou vers la droite la position horizontale du signal. Les commandes horizontales de l'oscilloscope (s/div et position) sont souvent appelées les principales commandes de « base de temps » de l'instrument.

Les commandes/boutons de la partie inférieure de l'oscilloscope (voir Figure 5) dans la section Verticale (juste au-dessus des connecteurs BNC d'entrée) règlent l'échelle verticale de l'instrument. Si vous utilisez un oscilloscope 2 voies, il y a alors deux paires de commandes de l'échelle verticale. Si vous utilisez un oscilloscope 4 voies, il y aura alors quatre paires de commandes de l'échelle verticale. Le plus grand bouton de chaque voie d'entrée de la section Verticale règle le facteur d'échelle verticale en Volts/division. Il s'agit de l'échelle graphique de l'axe Y des signaux. Une « graduation» verticale représente la tension Δ entre chaque ligne horizontale de la grille. Si vous souhaitez afficher des signaux relativement grands (tensions crête/crête élevées), vous réglerez généralement le paramètre Volts/div sur une valeur relativement élevée. Si vous souhaitez afficher des niveaux de signaux d'entrée plus faibles, vous réglerez alors ce paramètre sur une valeur relativement plus petite. Les commandes/boutons plus petits de chaque voie de la section Verticale sont les commandes de position/décalage. Vous utilisez ce bouton pour déplacer le signal vers le haut et vers le bas de l'écran.

Figure 4 Commandes horizontales (axe X) de l'oscilloscope

Mise en route 1


Une autre variable de configuration très importante de l'oscilloscope est la commande/le bouton du niveau de déclenchement (voir Figure 6). Ce bouton se trouve au centre de la face avant de l'instrument, juste sous la section Trigger (Déclenchement). Le déclenchement est souvent la fonction la moins bien comprise d'un oscilloscope. Pourtant, il s'agit d'une des fonctionnalités les plus importantes. Nous verrons plus en détail le déclenchement de l'oscilloscope lorsque nous commencerons les laboratoires pratiques.

Lorsque vous lirez les instructions des laboratoires suivants, chaque fois que vous verrez un mot en gras entre parenthèses, (ex. [Help] Aide), cela fait référence à une touche (ou un bouton) de la face avant sur le côté droit de l'oscilloscope. Lorsque vous appuyez sur ce type de touche, un menu unique avec un choix de « touches de fonction » associées à cette fonction de la face avant s'active. “Les touches de fonction sont 6 touches/boutons situés sous l'écran de l'instrument. Les fonctions de ces touches varient selon le menu activé. Vous pouvez utiliser les boutons physiques pour sélectionner des menus ou utiliser l'écran tactile.

Repérez maintenant le bouton de commande Entrée présenté à Figure 7. Il s'agit du bouton juste à la droite de l'écran de l'oscilloscope dans la zone grisée. Nous utiliserons ce bouton très souvent pour modifier diverses variables et sélections de configuration pour lesquels il n'existe aucune commande sur la face avant. Avec l'écran tactile des oscilloscopes InfiniiVision 4000 X-Series, les sélections dans les

Figure 5 Commandes verticales (axe Y) de l'oscilloscope

Figure 6 Commande du niveau de déclenchement de l'oscilloscope


1 Mise en route

menus sont possibles sans utiliser ce bouton. Si vous préférez utiliser le bouton, n'oubliez pas que chaque fois que vous voyez une sélection verte, cela indique que le bouton Entrée peut contrôler cette variable. Remarquez que ce bouton s'utilise également pour régler l'intensité du signal. Commençons par effectuer des mesures sur votre oscilloscope !

Figure 7 Commande d'entrée générale de l'oscilloscope

15



Laboratoire n°1 : Réalisation de mesures sur des signaux sinusoïdaux / 16Laboratoire n°2 : Connaissance des principes de base du déclenchement de

l'oscilloscope / 23Laboratoire n°3 : Déclenchement sur des signaux bruyants / 29Laboratoire n°4 : Documenter et enregistrer les résultats de test de l'oscilloscope / 34Laboratoire n°5 : Compensation de vos sondes passives 10:1 / 39Laboratoire n°6 : Utilisation du générateur de fonction intégré WaveGen / 45



Laboratoire n°1 : Réalisation de mesures sur des signaux sinusoïdaux

Dans ce premier laboratoire, vous allez apprendre à utiliser les commandes d'échelle horizontale et verticale de l'oscilloscope afin de le configurer correctement pour afficher un signal sinusoïdal répétitif. De plus, vous apprendrez à réaliser quelques mesures simples de tension et de durée sur ce signal.

1 Connectez une sonde de l'oscilloscope entre le connecteur BNC d'entrée la voie 1 et la borne de sortie « Demo 1» (voir Figure 8). Connectez l'agrafe de masse de la sonde à la borne centrale (masse).

2 Connectez une deuxième sonde de l'oscilloscope entre le connecteur BNC d'entrée de la voie 2 et la borne de sortie « Demo 2 » (voir Figure 8). Connectez l'agrafe de masse de la sonde à la borne centrale.

3 Appuyez sur la touche [Defaul t Setup] Configuration par défaut située dans la section supérieure droite de la face avant.

Figure 8 Connexion des sondes entre les entrées des voies 1 et 2 et les bornes de sortie des signaux de démonstration

Oscilloscope de base - Laboratoires de mesure WaveGen 2


Config. par défaut place l'oscilloscope dans la pré-configuration d'usine. Les facteurs d'échelle X et Y de l'oscilloscope sont non seulement réglés sur les valeurs préréglées, mais tous les modes spéciaux de fonctionnement utilisés par un de vos camarades sont également désactivés.

4 Appuyez sur la touche [Help] Aide de la face avant (à côté des commandes verticales de la voie 2).

5 Sur l'écran, appuyez sur la touche Signaux démo de l'écran de l'oscilloscope ou appuyez sur le bouton correspondant sous l'écran. Appuyez sur la croix rouge (X) dans le coin supérieur droit pour fermer l'aide.

6 Sélectionnez un signal de démonstration dans la liste : appuyez sur le bouton vert Signaux démo dans le coin inférieur gauche de l'écran et sélectionnez Sinus.

Un signal sinusoïdal doit alors être présent sur la borne Demo 1. Elle n'est cependant pas encore reconnaissable par les facteurs d'échelle par défaut de l'instrument. Nous allons régler maintenant les paramètres verticaux et horizontaux de l'oscilloscope afin d'étendre et de centrer ce signal sur l'écran.

7 Tournez le bouton V/div voie 1 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le signal affiché couvre plus de la moitié de l'écran. Le réglage correct doit être 500 mV/d iv : « 500mV/ » est affiché dans le coin supérieur gauche de l'écran. De plus, en appuyant sur la valeur affichée, un menu contextuel permet d'entrer explicitement l'échelle de la tension.

8 Tournez le bouton s/div (grand bouton de la section Horizontale) dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que plusieurs périodes d'un signal sinusoïdal soient affichées. Le réglage correct doit être 50 ns/d iv : « 50.00ns/ » s'affiche au milieu de la partie supérieure de l'écran. L'écran de votre oscilloscope doit alors être similaire à la Figure 9. À partir de maintenant, nous y ferons référence comme le paramètre de « base de temps » de l'oscilloscope. De plus, en appuyant sur 50 ns/d iv, un menu contextuel permet d'entrer explicitement l'échelle la base de temps.



9 Tournez le bouton de la position Horizontale pour déplacer le signal vers la gauche et vers la droite. Autrement, vous pouvez appuyer sur l'icône ci-dessous (Figure 10) jusqu'à ce que la moitié inférieure soit bleue. Vous pouvez alors faire glisser vos doigts sur le signal pour le déplacer à gauche et à droite.

10 Maintenant que nous avons appris deux manières de déplacer le signal, appuyez sur le bouton de la position Horizontale pour le remettre à zéro (0,0 seconde au centre de l'écran).

11 Tournez le bouton de la position Verticale de la voie 1 pour déplacer le signal vers le haut et vers le bas. Remarquez que le décalage de la voie à gauche se déplace également vers le haut et vers le bas et nous indique la position de 0,0 volt (masse) sur ce signal.

Figure 9 Configuration initiale pour afficher le signal sinusoïdal de démonstration

Figure 10 Icône d'option de l'écran tactile bleu



12 Appuyez sur le bouton de la position Verticale de la voie 1 pour remettre la masse (0.0V) au centre de l'écran. Vous pouvez également appuyer sur le décalage de la voie dans la partie supérieure gauche ; appuyez sur la valeur du décalage de la voie 1 pour la modifier.

Effectuons maintenant à quelques mesures sur de signal sinusoïdal répétitif. Remarquez que l'écran de l'oscilloscope est un graphique X / Y. Nous pouvons mesurer le temps sur l'axe X (horizontal) et la tension sur l'axe Y (vertical). Au cours de la plupart de vos cours de physique ou d'électronique, vous avez probablement calculé et représenté graphiquement sur papier des signaux électriques dans un format identique, néanmoins statique. Vous avez peut-être utilisé différents logiciels pour représenter automatiquement des signaux sous forme graphique. Lorsqu'un signal d'entrée répétitif est appliqué à un oscilloscope, nous pouvons observer la représentation graphique dynamique (mise à jour en permanence) des signaux.

L'axe X comporte de 10 graduations principales sur l'écran, chacune d'elles étant égale au paramètre s/div. Dans ce cas, chaque graduation horizontale principale représente 50 nanosecondes, dans l'hypothèse où la base de temps de l'oscilloscope est réglée sur 50,0 ns/div comme demandé précédemment. Étant donné que l'écran comporte 10 graduations, l'oscilloscope représente un temps de 500 ns (50,0 ns/div x 10 divisions) de gauche à droite de l'écran. Remarquez que chaque graduation principale est également divisée en 4 graduations secondaires représentées par des graduations sur l'axe horizontal central. Chaque division secondaire représente 1/4 div × 50 ns/div = 12,5 ns.

L'axe Y comporte 8 graduations verticales principales, chacune d'elles étant égale au paramètre V/div qui doit être réglé sur 500 mV/div. Avec ce paramètre, l'oscilloscope peut mesurer des signaux d'une hauteur de 4 Vp-p (500 mV/div x 8 divisions). Chaque graduation principale est divisée en 5 graduations secondaires. Chaque graduation secondaire, représentée par des graduations sur l'axe vertical central, représente alors 100 mV.

13 Estimez la période (T) d'un de ces signaux sinusoïdaux en comptant le nombre de divisions (principales et secondaires) du niveau 0,0 V d'un front montant (centre de l'écran) au niveau 0,0 V du front montant suivant. Multipliez ensuite par le paramètre s/div (normalement réglé sur 50,0 ns/div).

14 Quelle est la fréquence de ce signal sinusoïdal (F = 1/T).

Estimons maintenant la tension de crête à crête de ces signaux sinusoïdaux. Mais tout d'abord, effectuons quelques réglages de nos paramètres verticaux qui pourront nous aider à réaliser plus précisément cette mesure.

T = _____________

F = _____________



15 Réglez le bouton de la position verticale de la voie 1 (petit bouton sous la touche éclairée « 1 ») jusqu'à ce que les crêtes négatives des signaux sinusoïdaux coupent un des principaux quadrillages.

16 Réglez ensuite le bouton de la position horizontale (petit bouton en haut de la face avant) jusqu'à ce qu'une des crêtes positives des signaux sinusoïdaux coupe l'axe vertical central sur lequel se trouvent les graduations des divisions secondaires. Vous pouvez également faire glisser le signal au centre de l’écran.

17 Estimez maintenant la tension crête à crête de ce signal sinusoïdal en comptant le nombre de divisions (principales et secondaires) entre la crête négative et la crête positive du signal. Multipliez ensuite cette valeur par le paramètre V/div setting (normalement réglé sur 500 mV/div).

Utilisons maintenant la fonction « curseurs » pour effectuer les mêmes mesures de tension et de temps, mais sans devoir compter les divisions, et multiplions ensuite par les facteurs de l'échelle. Repérez d'abord le bouton [Cursors] Curseurs dans la section Mesure sur la face avant (voir Figure 12).

18 Appuyez sur [Cursors] Curseurs ; des indicateurs orange s'affichent en bas à droite du signal. Par défaut, les valeurs de tous les curseurs sont nulles (0).

19 Faites glisser le curseur X1 avec le doigt pour l'aligner avec un front montant du signal. Conseil : placez le curseur sur un point du signal où il coupe une des lignes horizontales de la grille.

20 Tournez le curseur X2 jusqu'à ce qu'il coupe le front montant suivant d'un signal sinusoïdal au même niveau de tension.

21 Faites ensuite glisser le curseur Y1 jusqu'à ce qu'il coupe les crêtes négatives des signaux sinusoïdaux.

22 Enfin, faites glisser le curseur Y2 jusqu'à ce qu'il coupe les crêtes positives des signaux sinusoïdaux.

Vp-p = _____________

Figure 11 Bouton des curseurs de mesure



23 L'écran doit alors ressembler à la Figure 12. Quelles sont la période, la fréquence et la tension crête à crête de ce signal (la mesure du curseur se trouve à droite de l'écran) ?

La méthode la plus fréquemment utilisée pour mesurer le temps et la tension sur un oscilloscope est le « comptage des divisions » que nous avons d'abord utilisée. Même si les divisions doivent être comptées et ensuite multipliées par les réglages de l'instrument, les ingénieurs rompus à l'utilisation de leur oscilloscope peuvent rapidement estimer les paramètres de tension et de temps de leurs signaux... et parfois une estimation grossière est suffisante pour savoir si un signal est correct.

L'utilisation des curseurs permet d'obtenir des mesures légèrement plus précises et de supprimer les estimations hasardeuses. La plupart des oscilloscopes actuels offrent également une méthode plus précise et plus rapide pour effectuer automatiquement de nombreuses mesures paramétriques. Nous reviendrons sur l'utilisation des mesures paramétriques automatiques de l'oscilloscope au cours

Figure 12 Utilisation des mesures par curseurs de l'oscilloscope

ΔX = _____________

1/ΔX = _____________

ΔY(1) = _____________

Point de déclenchement



du laboratoire 10 lorsque nous commencerons à réaliser quelques mesures sur des signaux numériques. Pour l'instant, nous devons revenir en arrière et connaître le déclenchement de l'oscilloscope.



Laboratoire n°2 : Connaissance des principes de base du déclenchement de l'oscilloscope

Comme nous l'avons vu, le déclenchement de l'oscilloscope est probablement la fonction la plus importante. Vous devez la comprendre correctement si vous voulez exploiter au mieux les mesures de l'appareil. Elle est d'autant plus importante lorsque vous essayez d'effectuer des mesures sur les nombreux signaux numériques actuels plus complexes. Malheureusement, le déclenchement de l'oscilloscope est souvent l'aspect le moins bien perçu de son fonctionnement.

Vous pouvez considérer le « déclenchement » de l'oscilloscope comme une « capture d'images synchronisée ». Lorsque l'oscilloscope capture et affiche un signal d'entrée répétitif, il peut prendre des dizaines de milliers d'images par seconde du signal. Afin d'afficher ces signaux (ou ces images), la photographie doit être synchronisée avec « quelque chose ». Ce « quelque chose » est un instant unique sur le signal d'entrée, ou peut-être un instant basé sur une combinaison booléenne des signaux d'entrée (déclenchement selon un « modèle » logique) en utilisant plusieurs voies de l'oscilloscope.

La photo-finish d'une course de chevaux est une situation analogue au déclenchement de l'oscilloscope. Même s'il ne s'agit pas d'un événement répétitif, l'obturateur de l'appareil photo doit être synchronisé avec le museau du premier cheval au moment où il franchit la ligne d'arrivée. La prise de vues aléatoire à un moment de la course entre le départ et l'arrivée reviendrait à afficher des signaux non déclenchés sur un oscilloscope.

Pour mieux comprendre le déclenchement de l'oscilloscope, effectuons quelques mesures sur le signal sinusoïdal que nous utilisons depuis le laboratoire 1.

1 Vérifiez que les deux sondes de votre oscilloscope sont toujours connectées entre les bornes Demo 1 et Demo 2 et les connecteurs BNC d'entrée de la Voie 1 et de la Voie 2 respectivement.

2 Appuyez sur [Defaul t Setup] Configuration par défaut sur la face avant de l'instrument.

3 Appuyez sur [Help] Aide, puis sur la touche Signaux démo.

4 Sélectionnez le signal Sinus dans le menu Signaux démo.

5 Réglez le paramètre V/div de la voie 1 sur 500 mV/d iv.

6 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 50,00 ns/d iv..

7 Appuyez sur la touche [Trigger] Déclenchement de la face avant.

L'écran de votre oscilloscope doit maintenant ressembler à la Figure 13. En utilisant ses paramètres de déclenchement par défaut, l'oscilloscope doit se déclencher sur un front (sélection du type de déclenchement) montant (sélection de la pente) d'un signal sinusoïdal sondé et capturé par la voie 1 (sélection de la source) au moment où ce signal coupe le niveau 0,0 V (réglage du niveau de déclenchement). Cet instant est représenté au centre de l'écran (horizontalement et verticalement) si la commande de la position horizontale est réglée sur 0,0 s



(paramètre par défaut). Les données du signal capturées avant le déclenchement (à gauche de l'écran) sont considérées comme des données de temps négatives tandis que les données capturées après le déclenchement (à droite de l'écran) sont considérées comme des données de temps positives.

Remarquez que le triangle orange « plein » en haut de l'écran indique le moment du déclenchement (0,0 s). Si vous réglez le délai/la position horizontal, ce triangle orange s'écarte du centre de l'écran. Le triangle orange « vide » au centre de l'écran (uniquement visible si le délai/la position n'est pas égale à 0,0 s) indique l'emplacement du retard lorsque la référence « du centre » par défaut de l'oscilloscope est utilisée.

8 Tournez le bouton du déclenchement dans le sens des aiguilles d'une montre pour augmenter la tension de déclenchement.

9 Tournez le bouton du déclenchement dans le sens contraire des aiguilles d'une montre pour diminuer la tension de déclenchement.

Lorsque vous augmentez la tension de déclenchement, le signal sinusoïdal se déplace avec le temps vers la gauche. Si vous diminuez le niveau de déclenchement, le signal sinusoïdal se déplace vers la droite. Lorsque vous tournez d'abord le bouton de déclenchement, un indicateur de déclenchement orange et horizontal s'affiche ; le réglage exact de la tension de déclenchement

Figure 13 Déclenchement de l'oscilloscope sur le front montant de la voie 1 à 0,0 volt




s'affiche toujours dans le coin supérieur droit de l'écran. Si vous arrêtez de tourner le bouton du déclenchement, l'indicateur de déclenchement orange disparaît après quelques secondes. Néanmoins, un indicateur de déclenchement jaune reste toujours à l'extérieur du quadrillage du signal à gauche pour indiquer l'emplacement du réglage du niveau de déclenchement par rapport au signal. Vous pouvez également appuyer sur la tension en haut de l'écran pour régler explicitement sa valeur.

10 Réglez le niveau de déclenchement sur exactement 500 mV (1 division au-dessus du centre de l'écran). Remarquez que la valeur exacte du niveau de déclenchement s'affiche dans le coin supérieur droit de l'écran.

11 Appuyez sur la touche Pente et sélectionnez la condition de déclenchement sur front Descendant.

Le signal sinusoïdal doit alors être inversé de 180° avec le front descendant du signal synchronisé avec le centre de l'écran (voir Figure 14).

12 Augmentez la tension de déclenchement jusqu'à ce que l'indicateur orange se trouve au-dessus des crêtes positives du signal sinusoïdal (environ +1,5 V).

Lorsque le niveau de déclenchement est réglé au-dessus du signal sinusoïdal, l'acquisition et l'affichage de l'oscilloscope (photographie répétitive) ne sont plus synchronisés avec le signal d'entrée étant donné que l'instrument ne peut plus

Figure 14 Déclenchement sur le front descendant du signal sinusoïdal à + 500 mV



repérer les intersections du front avec ce niveau de déclenchement donné. L'écran de l'oscilloscope doit maintenant ressembler à la Figure 15. L'oscilloscope est maintenant en mode « déclenchement auto ».

Déclench. Auto est le mode de déclenchement par défaut. Lorsque l'oscilloscope est en mode Déclench. auto, s'il ne trouve pas de condition de déclenchement valide (intersection des fronts du signal sinusoïdal dans ce cas) après une durée (variable en fonction de la base de temps), il crée alors son propre déclenchement asynchrone et commence à prendre des images aléatoires (acquisitions) du signal d'entrée. Étant donné que la « photographie » est désormais aléatoire, au lieu d'être synchronisée avec le signal d'entrée, ce sont des signaux « flous » qui apparaissent à l'écran. Ces signaux « flous » doivent nous indiquer que notre oscilloscope ne se déclenche pas sur le signal d'entrée.

13 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement pour le régler automatiquement sur 50 % environ.

14 Débranchez la sonde de la voie 1 de la borne Demo 1.

Figure 15 Déclenchement auto avec le niveau de déclenchement réglé au-dessus du signal d'entrée



Lorsque la sonde de la voie 1 est débranchée de la source du signal, un signal de base 0,0 V CC doit s'afficher. Étant donné qu'avec ce signal 0,0 V CC, il n'y a plus d'intersections de fronts, et que donc l'oscilloscope ne doit plus se déclencher, il active à nouveau le mode de « déclenchement auto » afin de représenter ce signal continu.

Outre le mode par défaut Déclench. Auto, l'oscilloscope est également un autre mode sélectionnable par l'utilisateur appelé Déclench. Normal. Voyons maintenant en quoi le mode Déclench. Normal se distingue du mode Déclench. Auto.

15 Branchez à nouveau la sonde de la voie 1 sur la borne Demo 1. Le signal sinusoïdal déclenché doit à nouveau s'afficher.

16 Appuyez sur la touche [Mode/Coupling] Mode/Couplage de la face avant (à droite du bouton du niveau de déclenchement).

17 Dans le coin supérieur droit de l'écran, à droite du T jaune (réglages du déclenchement), appuyez sur Auto pour modifier la sélection du mode de déclenchement de Automatique en Normal. Le signal affiché ne doit alors présenter alors aucune différence ; le mot Auto change en Décl..

18 Déconnectez à nouveau la sonde de la voie 1 de la borne Demo 1.

La dernière acquisition (dernière image) effectuée avant la déconnexion de la sonde doit alors être affichée. La trace du niveau 0,0 V CC affichée en mode Déclench. Auto n'est pas affichée. Lorsque le mode Déclench. Normal est sélectionné, l'oscilloscope affiche uniquement les signaux si et seulement si il détecte des conditions de déclenchement valides (intersections avec les fronts dans ce cas). Remarquez également le point d'interrogation après Décl.? Cela signifie que l'oscilloscope est en mode Déclenchement normal, mais n'a rien déclenché.

19 Tournez le bouton de déclenchement dans le sens des aiguilles d'une montre afin de régler le déclenchement sur +1,50 V (au-dessus du signal sinusoïdal).

20 Branchez à nouveau la sonde de la voie 1 sur la borne Demo 1.

Le signal sinusoïdal est alors connecté et envoyé à l'oscilloscope. Mais où l'affichage répétitif de ce signal se trouve-t-il ? Étant donné que nous utilisons le mode de déclenchement Normal, l'oscilloscope demande toujours des intersections de fronts valides. Cependant, vu que le niveau de déclenchement est réglé au-dessus du signal (@ +1.50 V), il n'y a aucune intersection de front valide. Comme vous le constatez, en mode de déclenchement Normal, nous n'avons aucune indication de l'emplacement de notre signal et nous ne pouvons pas mesurer le courant continu.

21 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement pour le régler automatiquement sur 50 % environ. L'oscilloscope doit à nouveau afficher des signaux répétitifs.

Sur certains anciens oscilloscopes, le mode de déclenchement Déclenché représentait le mode de déclenchement Normal actuel. Cette description de ce mode de déclenchement est en fait plus représentative étant donné qu'avec celui-ci, l'oscilloscope se déclenche uniquement lorsqu'il détecte une condition de déclenchement valide et ne crée aucun déclenchement automatique



(déclenchement asynchrone pour générer une photographie asynchrone). C'est un peu un contradictoire d'utiliser le terme Normal pour un mode de déclenchement qui n'est ni le mode « normalement » utilisé ni le mode de déclenchement par défaut de l'oscilloscope. Le mode de déclenchement normalement utilisé (par défaut) est le mode Auto.

Vous demandez peut-être quand utiliser le mode de déclenchement Normal. Le mode de déclenchement Normal doit s'utiliser lorsque l'évènement de déclenchement se produit très rarement (y compris les événements monocoup). Par exemple, si vous avez configuré l'oscilloscope pour qu'il affiche une impulsion très étroite, mais si cette impulsion se produit à la fréquence de 1 Hz (une fois par seconde), si le mode de déclenchement de l'instrument était réglé sur le mode de déclenchement Auto, l'instrument générerait de nombreux déclenchements automatiques et asynchrones et ne pourrait pas représenter l'impulsion étroite peu fréquente. De ce cas, vous devez sélectionner le mode de déclenchement Normal afin que l'oscilloscope attende d'obtenir un évènement de déclenchement valide avant d'afficher les signaux. Nous nous connecterons à un tel signal un peu plus tard au cours des laboratoires 8 et 9. Pour l'instant, apprenons-en plus sur le déclenchement sur des signaux bruyants.



Laboratoire n°3 : Déclenchement sur des signaux bruyants

Un signal sinusoïdal est type de signal le plus simple sur lequel un oscilloscope se déclenche. Mais dans la réalité, les signaux ne sont pas si simples. Dans ce laboratoire, nous apprendrons comment réaliser un déclenchement sur des signaux dans un environnement bruyant (situation réelle), mais aussi comment éliminer le bruit sur des signaux numérisés à l'aide du calcul de la moyenne des signaux.




4 Dans le menu Signaux démo, double-cliquez sur le signal Sinu. av bruit.


6 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 200.00 µs/d iv.

Même si la configuration par défaut de l'oscilloscope configure ce dernier pour qu'il se déclenche sur des fronts montants à 0,0 V, l'instrument se déclenche sur les fronts montants et descendants de ce signal sinusoïdal bruyant (voir Figure 16). L'oscilloscope se déclenche en fait UNIQUEMENT sur les fronts montants. Cependant, lorsque l'oscilloscope semble se déclencher sur un front descendant du signal sinusoïdal, il se déclenche en fait sur le front montant du bruit aléatoire qui dépend du signal sinusoïdal.



7 Vérifiez que l'oscilloscope se déclenche sur le front montant du bruit en réglant la base de temps sur 200,0 ns/d iv.

8 Réglez à nouveau la base de temps de l'oscilloscope sur 200,0 µs/d iv.

Comment faire pour que l'oscilloscope se déclenche lors d'événements qui sont uniquement identiques au front montant du signal sinusoïdal (sans bruit) ? Apprenons-en plus maintenant sur les options de couplage du déclenchement sélectionnables par l'utilisateur.

9 Appuyez sur la touche [Mode/Coupling] Mode/Couplage de la face avant (à côté du bouton du niveau de déclenchement).

10 Appuyez sur la touche Rejet HF pour activer un filtre de « rejet des hautes fréquences ».

Le signal d'entrée sur l'oscilloscope est en fait divisé et envoyé sur deux voies analogiques différentes dans l'instrument. Le signal empruntant une voie est capturé par le circuit d'acquisition de l'oscilloscope (système de prise de vue). Un signal identique est envoyé sur une autre voie pour être traité par le circuit de déclenchement analogique de l'oscilloscope. (Voir le schéma de principe de l'oscilloscope en Annexe A.) Lorsque Rejet HF est sélectionné, le signal traité par le circuit de déclenchement analogique de l'instrument passe d'abord par un filtre passe-bas 50 kHz. Étant donné que le bruit se compose d'un large spectre de fréquences, notamment des composantes haute fréquence, le circuit de

Figure 16 Essai de déclenchement sur des signaux dans un environnement bruyant



déclenchement « analyse » alors un signal sinusoïdal dont la plupart des bruits ont été supprimés/atténués, alors que le signal envoyé sur le chemin d'acquisition est laissé intact (les bruits sont conservés). Nous voyons ainsi le bruit (Figure 17), mais le circuit de déclenchement de l'oscilloscope ne le voit pas. Il existe cependant certaines limites.

Étant donné que le filtre Rejet HF se base sur un filtre matériel passe-bas fixe de 50 kHz, il n'est pas utilisable sur des signaux haute fréquence. Ce filtre passe-bas de 50 kHz n'a aucune influence sur le signal de démonstration du signal sinusoïdal 1 kHz. Cependant, si nous essayons d'utiliser le déclenchement HF Reject sur un signal sinusoïdal bruyant de 20 MHz, le filtre de 50 kHz « tue » le bruit et le signal sinusoïdal fondamental de 20 MHz, ce qui rend impossible tout déclenchement. Nous avons néanmoins deux options.

11 Appuyez à nouveau sur la touche Rejet HF pour la désactiver. L'oscilloscope doit se déclencher sur les fronts montant et descendant du signal sinusoïdal.

12 Appuyez sur la touche Rej bruit pour activer un filtre de « rejet du bruit ».

Le filtre Rej Bruit ne se base pas sur la fréquence mais sur l'amplitude. Même si nous avons parlé d'un niveau de déclenchement unique, un signal doit en réalité traverser deux niveaux afin d'être considéré comme un déclenchement valide. Cela s'appelle « l'hystérésis de déclenchement », parfois appelé « sensibilité de déclenchement ». La sensibilité de déclenchement par défaut de la plupart des

Figure 17 Déclenchement sur un signal sinusoïdal bruyant à l'aide du rejet HF



oscilloscopes est égale à 0,5 division. Cela signifie que les signaux d'entrée doivent osciller sur au moins 0,5 division de crête à crête pour être considérés comme des conditions valides de déclenchement. Mais cela signifie également que les oscilloscopes se déclencheront sur du bruit si ce bruit est supérieur à environ 0,5 division de crête à crête. Lorsque Rej bruit est sélectionné, l'hystérésis de l'oscilloscope augmente à environ 1,0 division de crête à crête. Pour ce signal sinusoïdal bruyant particulier, un hystérésis de déclenchement de 1,0 division résout notre problème la plupart du temps. Vous remarquerez peut-être un « scintillement » sur l'écran de l'oscilloscope. Cela signifie que l'hystérésis à 1,0 division n'est pas suffisant. L'utilisation de la suppression du déclenchement de l'oscilloscope constitue une autre solution dont nous parlerons au cours du laboratoire 7.

Avant de commencer des mesures sur ce signal sinusoïdal bruyant, si nous souhaitions afficher et réaliser des mesures sur ce signal sinusoïdal mais sans bruit aléatoire ?

13 Appuyez sur la touche Rejet HF. Le filtre de rejet des hautes fréquences et le filtre de rejet du bruit doivent être activés pour fournir un déclenchement très stable.

14 Appuyez sur la touche [Acquire] Acquérir dans la section Signal de la face avant.

15 Appuyez sur le menu Mode acq pour modifier le mode d'acquisition de Normal à Moyennage.

Lorsque le mode d'acquisition Moyennage est sélectionné, l'oscilloscope calcule la moyenne des signaux acquis. Si le bruit du signal est aléatoire, nous calculons la moyenne de la composante de bruit afin d'effectuer des mesures plus précises uniquement sur la composante fondamentale du signal (voir Figure 18).



16 L'utilisation des techniques de mesure apprises au cours de laboratoire 1 détermine ce qui suit :

Figure 18 Utilisation du mode d'acquisition Moyennage de l'oscilloscope afin d'éliminer le bruit

Période = _____________

Freq = _____________

Vp-p = _____________



Laboratoire n°4 : Documenter et enregistrer les résultats de test de l'oscilloscope

Lorsque vous réalisez vos différents circuits en laboratoire, votre professeur peut vous demander de rédiger un rapport de test. Il peut vous demander d'inclure des images (photos) de vos mesures dans votre rapport. En outre, si vous ne pouvez pas réaliser une tâche de laboratoire lors d'une session, vous voudrez peut-être continuer le test plus tard. Ce serait fantastique de pouvoir recommencer là où vous vous êtes arrêté sans devoir configurer à nouveau votre oscilloscope ou éventuellement réaliser de nouvelles acquisitions de signaux. Au cours de ce laboratoire, vous allez apprendre comment sauvegarder et rappeler différents types de fichiers de l'oscilloscope, y compris des images, des signaux de référence et des configurations. Pour ce laboratoire, vous devez avoir accès à un périphérique de mémoire USB.




4 Dans le menu Signaux démo, sélectionnez le signal « Sinus »


6 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 100 ns/d iv..

Vous devez alors voir cinq cycles d'un signal sinusoïdal (voir Figure 19). Sauvegardons maintenant cette image (photo), le signal et la configuration.



7 Insérez votre périphérique de mémoire USB dans le port USB de la face avant de l'oscilloscope.

8 Appuyez sur la touche [Save/Recala] Sauvegarder/Rappeler dans la section Fichier de la face avant, sous le bouton Curseurs.

9 Appuyez sur la touche Enregistrer, puis sur la touche Format.

10 Dans le menu Format, sélectionnez PNG 24-bit image (*.png) (Image PNG 24 bits (*.png).

11 Appuyez sur la touche Enregistrer dans, et sélectionnez \usb.

12 Appuyez sur la touche Nom du fichier ; appuyez une autre fois pour ouvrir le clavier et donner un nom au fichier.

13 Utilisez le bouton Effacer du clavier pour effacer le nom actuel.

14 Pour l'instant, appelons-le « test ». Appuyez sur Enter lorsque vous avez terminé.

15 Appuyez sur la touche Incrément pour désactiver l'incrément automatique (la case doit être noire).

Figure 19 Cinq cycles d'un signal sinusoïdal à sauvegarder pour documentation et analyse ultérieure



Remarquez que si l'incrément automatique est activé, l'oscilloscope incrémente automatiquement un numéro associé au nom du fichier. Cette fonction peut être utile si vous voulez sauvegarder plusieurs images sans devoir saisir à nouveau manuellement les différents noms de fichiers entre chaque sauvegarde.

16 Appuyez sur la touche Appuyer pour enregistrer.

Votre périphérique de mémoire USB doit maintenant contenir une image de l'écran de l'oscilloscope semblable à la Figure 19. Le nom du fichier doit être « test.png ». Vous pouvez ouvrir ce fichier ou l'insérer plus tard dans un document Microsoft Word pour vérifier qu'il est bien là. Sauvegardons maintenant la configuration de l'oscilloscope.

17 Appuyez sur la touche [Save/Recall] Sauvegarder/Rappeler de la face avant.

18 Appuyez sur la touche Enregistrer, puis sur Format.

19 Dans la liste, sélectionnez Config. (*.scp).

20 Appuyez sur la touche Emplacement.

21 Avec votre doigt, pointez sur \usb.

22 Appuyez sur la touche Nom du fichier. Vous constaterez que le nom du fichier entré précédemment est le nouveau par défaut nom du fichier. Comme le format du ficher de « configuration » utilise une extension différente, vous pouvez utiliser le même nom pour le fichier.


Votre périphérique de mémoire USB doit maintenant contenir le fichier « test.scp » qui contient la configuration actuelle de l'instrument. Nous rappellerons cette configuration plus tard. Remarquez que vous pouvez également sauvegarder les configurations dans un registre de la mémoire flash interne de l'oscilloscope. Cependant, un de vos camarades qui utilise ensuite l'instrument après vous pourrait remplacer ce registre de mémoire par sa configuration. Étant donné que vous partagez l'instrument, il est donc toujours conseillé de prendre l'habitude de sauvegarder les configurations ou les signaux de l'oscilloscope dans votre propre périphérique de mémoire. Sauvegardons maintenant un fichier de données du signal de référence.

24 Appuyez sur la touche [Save/Recall] Sauvegarder/Rappeler de la face avant.

25 Appuyez sur la touche Enregistrer, puis sur Format.

26 Dans le menu Format, sélectionnez Fichier de données du signal de référence (*.h5).

27 Appuyez sur la touche Enregistrer dans

28 Avec votre doigt, pointez sur \usb.

29 Appuyez sur la touche Nom du fichier. À nouveau, nous ne devons pas définir un nouveau nom étant donné que ce format de fichier aura également une extension unique (test.h5).




Remarquez que lorsque nous avons enregistré le type de fichier .png auparavant, il s'agissait simplement d'une image en pixels de l'écran de l'oscilloscope. Vous ne pouvez pas rappeler ce type de fichier sur l'instrument et ni de réaliser des mesures sur les données stockées sur celui-ci. Ce type de fichier, de même que le type de fichier .bmp, s'utilise principalement à des fins de documentation, pour l'inclure dans vos rapports de laboratoire par exemple. Toutefois, le fichier de données du « signal de référence » (.h5) que nous venons de sauvegarder enregistre les données de tension par rapport au temps telles que les paires X-Y. Vous pouvez rappeler ce type de fichier sur l'oscilloscope pour une analyse ultérieure. Vous pouvez également le rappeler dans de nombreuses applications informatiques afin de l'analyser hors ligne plus en détails.

Après avoir sauvegardé la configuration de l'oscilloscope et le signal (5 cycles d'un signal sinusoïdal), essayons de rappeler ces fichiers. Commençons d'abord par une configuration par défaut afin de détruire la configuration et le signal actuels affichés à l'écran.

31 Appuyez sur [Defaul t Setup] Configuration par défaut.

32 Appuyez sur [Save/Recall] Sauvegarder/Rappeler.

33 Appuyez sur la touche Rappeler, puis sur la touche suivante Rappeler.

34 Sélectionnez Config. comme type de fichier à rappeler dans le menu Rappeler.

35 Appuyez sur la touche Ap pr aller et sélectionnez test avec le doigt.

36 Appuyez sur la touche Appuyer pour rappeler.

La configuration précédente de l'instrument doit être restaurée.

Cependant, l'oscilloscope NE SAUVEGARDE PAS l'état des signaux de démonstration. Le seul signal affiché est alors un signal de base (0.0 V) vu qu'aucun signal n'est présent sur l'entrée de nos sondes. Rappelons maintenant le signal sauvegardé précédemment.

37 Ouvrez le menu Rappeler, sélectionnez Données signaux référence (*.h5).

38 Appuyez sur la touche Ap pr aller et sélectionnez test.

39 Appuyez sur la touche Appuyer pour rappeler.

Le signal réel et la version sauvegardée du signal sinusoïdal doit alors s'afficher en utilisant la configuration précédente (voir Figure 20). À ce stade, vous pouvez modifier la configuration si vous le désirez et également continuer à effectuer des mesures sur ce signal sauvegardé. Remarquez que vous pouvez retirer votre périphérique de mémoire USB à tout moment après avoir sauvegardé/rappelé vos données.


2 Oscilloscope de base - Laboratoires de mesure WaveGen Figure 20 Rappel de la configuration et du signal de l'oscilloscope



Laboratoire n°5 : Compensation de vos sondes passives 10:1

A la fin des quatre premiers laboratoires de cette formation sur l'oscilloscope et après vous être familiarisé avec l'utilisation de l'instrument afin d'effectuer des mesures de base de la tension et du temps, revenons en arrière et intéressons-nous à nouveau aux sondes. Au paragraphe Mise en route de ce guide, nous avons brièvement abordé les sondes et présenté le modèle d'entrée électrique de l'association d'une sonde passive 10:1 et de l'entrée de l'oscilloscope. Ce modèle électrique de la sonde et de l'oscilloscope est à nouveau présenté ici (voir Figure 21).

Si vous vous en souvenez, nous avons appris à ignorer les composants capacitifs de ce modèle électrique et à prendre uniquement en compte les composants résistifs. Lorsque nous avons analysé uniquement les composants résistifs, nous avons déterminé que l'association de la résistance 9 MΩ de la pointe de la sonde et l'impédance d'entrée 1 MΩ de l'oscilloscope a formé un rapport tension/diviseur de 10 à 1. Pour les applications basses fréquences ou en courant continu, les composants capacitifs doivent être ignorés. Cependant, si vous devez effectuer une mesure des signaux dynamiques, principale application de mesure des oscilloscopes, les composants capacitifs de ce modèle électrique ne doivent pas être ignorés.

Les capacités parasites sont inhérentes à toutes les sondes et toutes les entrées des oscilloscopes. Elles comprennent la capacité du câble de la sonde (C câble) ainsi que la capacité de l'entrée de l'oscilloscope (C oscilloscope). Les termes « inhérent/parasite » signifient simplement que ces éléments du modèle électrique ne sont pas intégrés intentionnellement et représentent simplement des faits malencontreux d'une situation réelle de l'électronique. La capacité inhérente/parasite varie d'un oscilloscope à l'autre et d'une sonde à l'autre. Sans les composants capacitifs intégrés supplémentaires destinés à compenser les composants capacitifs du système, la réactance du système en conditions de signaux dynamiques (non CC) peut modifier l'atténuation dynamique globale du

Figure 21 Schéma de principe simplifié d'une sonde passive 10:1 connectée à l'impédance d'entrée 1 MΩ de l'instrument



circuit des sondes en une chose différente du rapport 10:1 souhaité. Le but du condensateur supplémentaire/intégré de la pointe de la sonde (C pointe) et du condensateur de compensation réglable (C comp) est d'établir une atténuation de la réactance capacitive qui correspond à l'atténuation résistive de 10:1. Lorsque le condensateur de compensation est correctement réglé, il garantit que la constante de temps de la capacité de la pointe de la sonde en parallèle avec la résistance 9 MΩ correspond à la constante de temps des capacités inhérentes et de compensation en parallèle avec la résistance d'entrée 1 MΩ de l'oscilloscope.

Plutôt que d'exposer longuement la théorie, connectons un signal et observons les conséquences d'une sous-compensation, d'une surcompensation et d'une compensation correcte. Mais n'oublions pas que nous connecterons notre sonde de la voie 1 à une borne différente de celle des laboratoires précédents.

1 Connectez les deux sondes de l'oscilloscope à la borne Comp sonde. Remarquez qu'il s'agit également de la borne Demo2.


3 Réglez la voie 1 sur 1,0 V/d iv.

4 Réglez la position/le décalage de la voie 1 sur 0,0 V (paramètre par défaut).

5 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement pour régler le déclenchement à environ 50% sur la voie 1.

6 Appuyez sur la touche [2] de la face avant pour activer la voie 2.

7 Réglez la voie 2 sur 1,0 V/d iv.

8 Réglez la position/le décalage de la voie 2 sur +3,5 V.


Si vos sondes sont correctement compensées, deux signaux carrés d'1 kHz avec une réponse très uniforme doivent s'afficher sur l'oscilloscope (voir Figure 22). Réglons maintenant la compensation sur chaque sonde.



10 À l'aide d'un petit tournevis plat, réglez le condensateur variable de chaque sonde. Remarquez que ce réglage s'effectue parfois à l'extrémité BNC de certaines sondes.

La Figure 23 illustre un exemple de surcompensation de la sonde de la voie 1 (signal jaune) et un exemple de sous-compensation de la sonde de la voie 2 (signal vert). Si aucun signal carré quasi parfait ne s'affiche, vous devez alors régler à nouveau la compensation de vos sondes jusqu'à ce que les signaux de l'oscilloscope soient semblables à la Figure 22.

Figure 22 Utilisation du signal de compensation des sondes 1 kHz de l'oscilloscope pour compenser les sondes passives 10:1



Après avoir correctement réglé les sondes et tant que vous continuez à les utiliser sur cet oscilloscope, vous ne devez pas les régler à nouveau à votre prochaine utilisation de l'instrument.

Vous avez maintenant terminé les travaux pratiques de ce laboratoire. Si vous manquez de temps et que vous devez terminer le dernier laboratoire de ce chapitre, passez alors au laboratoire 6 et lisez ensuite plus tard le contenu du reste de ce laboratoire.

Calcul de la compensation capacitive correcte

Si vous êtes prêt à relever un défi, calculez à l'aide des hypothèses suivantes la capacité de compensation (C comp) nécessaire pour une compensation correcte :

R pointe = 9 MΩ

R oscilloscope = 1 MΩ

C oscilloscope = 15 pF

C câble = 100 pF

C pointe = 15 pF

Figure 23 Compensation incorrecte des sondes



C parallèle = C oscilloscope + C câble + C comp

C comp = ?

Pour calculer la capacité de compensation nécessaire (C comp), la méthode la plus simple est de mettre en équation la constante de temps (1/RC) de la combinaison parallèle de R pointe et C pointe avec la constante de temps de la combinaison parallèle de R oscilloscope et C parallèle :

N'oubliez pas que C parallèle est la combinaison de trois composants capacitifs de l'ensemble sonde/oscilloscope.

Une autre méthode de calcul consiste à mettre en équation 9X la réactance capacitive de C parallèle avec 1X la réactance capacitive de C pointe. Cette méthode détermine le même facteur d'atténuation créé par les réactances capacitives que le facteur d'atténuation créé par le réseau uniquement résistif (10:1) :

C comp = _______

Charge de lasonde

Outre la compensation correcte de vos sondes passives 10:1 en vue d'obtenir les mesures les plus précises possibles, vous devez tenir compte du phénomène de charge de la sonde. En d'autres termes, la connexion de la sonde et de l'oscilloscope à l'appareil en test modifie-t-elle le comportement de votre circuit? Lorsque vous connectez un instrument quelconque à votre circuit, l'instrument proprement dit s'intègre au dispositif et peut, dans une certaine mesure, « charger » ou modifier le comportement de vos signaux. Si nous utilisons les valeurs données de résistance et de capacité indiquées ci-dessous (avec la valeur C comp que vous avez calculée), nous pouvons modéliser les conséquences de la charge sur la sonde et l'oscilloscope comme la combinaison parallèle d'une résistance et d'un condensateur (voir Figure 24).

1Rtip Ctip×------------------------- 1

Rscope Cparallel×--------------------------------------------=

12πfCtip------------------- 9 1

2πfCparallel------------------------------×=

Figure 24 modèle de charge de la sonde passive 10:1 et de l'oscilloscope



Pour les applications basse fréquence ou en courant continu, la charge est dominée par la résistance 10 MΩ, ce qui ne doit pas poser de problème dans la plupart des cas. Et si vous utilisez les sondes sur un signal d'horloge numérique de 100 MHz ? La 5ème harmonique de cette horloge numérique, qui est un composant important dans la création de la forme de ce signal, serait de 500 MHz. Calculez maintenant la réactance créée par la capacité 13,5 pF du modèle de charge présenté à la Figure 24 :

Même si 13,5 pF ne semble pas une capacité élevée, cette capacité de charge peut être importante à des fréquences plus élevées. Pour les applications à des fréquences plus élevées telles que celle-ci, la plupart des fabricants d'oscilloscopes fournissent des sondes actives en option qui ont des capacités d'entrée considérablement moins élevées (sous pF). Cependant, ces types de sondes spéciales sont considérablement plus chers que la sonde passive 10:1 classique.

Enfin, n'oubliez pas que les modèles sonde + oscilloscope présentés dans ce laboratoire sont très simplifiés. Des modèles plus précis comporteraient également des composants inductifs. Le câble, notamment le fil de masse, doit être considéré comme un composant inductif, en particulier pour des applications haute fréquence.

Xc1

2πfC------------- 1

2π 500 6×10 13.5 12–×10××-------------------------------------------------------------------- 23.6Ω= = =



Laboratoire n°6 : Utilisation du générateur de fonction intégré WaveGen

Outre les oscilloscopes, vous utiliserez divers appareils de test lors de vos différents laboratoires, notamment des alimentations, des multimètres numériques et des générateurs de fonctions. Les générateurs de fonctions peuvent produire de nombreux types/formes différents de signaux que vous utiliserez comme entrées dynamiques sur vos modèles de circuit et lors de vos expériences. Les oscilloscopes Keysight InfiniiVision 4000 et 3000 X-Series sont équipés du générateur de fonction intégré WaveGen. Pour suivre ce court laboratoire, votre université doit avoir acheté cette option sur l'oscilloscope que vous utilisez. Si vous ne savez pas si la licence du générateur de fonctions a été attribuée et activée, appuyez sur la touche [Wave Gen] Gén. onde de la face avant. Si cette option est active, le menu WaveGen s'affiche. Si cette option n'est pas active, un message indique que cette licence n'est pas encore été attribuée. Si votre oscilloscope est équipé de l'option WaveGen, commençons ce court laboratoire par l'apprentissage de l'utilisation d'un générateur de fonctions universel.

1 Déconnectez toutes les sondes de l'oscilloscope.

2 Connectez à un câble coaxial BNC 50 Ω entre la sortie du générateur (à côté de l'interrupteur d'alimentation) et le connecteur BNC d'entrée de la voie 1.


4 Appuyez sur la touche [WaveGen1] Gén. onde1 de la face avant (juste au-dessus du bouton V/div de la voie 3).

5 Appuyez sur la touche Param., puis sur la touche Gén. onde par défaut.

Remarquez que la configuration par défaut [Defaul t Setup] Configuration par défaut de l'oscilloscope NE MODIFIE PAS les paramètres du générateur de fonctions WaveGen. Pour vérifier que nous commençons tous au même point de départ, nous devons également adopter les paramètres par défaut du générateur.

6 Appuyez sur la touche [WaveGen] Gén. onde de la face avant.


8 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 100.0 µs/d iv (réglage par défaut).

Un cycle de signal sinusoïdal doit alors être affiché sur l'oscilloscope (similaire à la Figure 25). Un signal sinusoïdal 1,000 kHz avec une amplitude crête/crête de 500 mV est le signal par défaut du WaveGen. Effectuons maintenant quelques modifications sur le signal.



9 Appuyez sur la touche Fréquence et tournez le bouton Entrée pour augmenter ou diminuer la fréquence. Vous pouvez également appuyer une autre fois sur Frequency dans la zone contextuelle pour entrer explicitement la fréquence avec le clavier. Remarquez que la fréquence maximale est égale à 20,00 MHz.

10 Appuyez sur la touche Amplitude et tournez le bouton Entrée pour modifier l'amplitude de ce signal. Vous pouvez également appuyer une autre fois sur Amplitude dans la zone contextuelle pour entrer explicitement l'amplitude avec le clavier. Remarquez que l'amplitude maximale est égale à 10 Vp-p.

11 Appuyez sur la touche Décal. et tournez le bouton Entrée pour modifier le décalage de ce signal. Vous pouvez également appuyer une autre fois sur Offset dans la zone contextuelle pour entrer explicitement le décalage avec le clavier.

12 Appuyez sur le menu Signal pour sélectionner divers signaux.

Remarquez que Carré est sélectionné, vous pouvez également régler le Rapport cyclique. Lorsque l'option Impulsion est sélectionnée, vous pouvez régler la largeur d'impulsion. Dès lors, vous ne connecterez probablement pas la sortie du générateur directement à l'oscilloscope. Vous connecterez probablement la sortie du générateur à l'entrée de vos circuits. Vous utiliserez ensuite l'oscilloscope avec les sondes pour contrôler l'entrée et les sorties de vos circuits. Rien de plus !

Figure 25 Utilisation du générateur de fonctions intégré WaveGen de l'oscilloscope

47



Laboratoire n°7 : Déclenchement sur une rafale numérique au moyen d'un retard du déclenchement / 48

Laboratoire n°8 : Déclenchement, capture et analyse d'un événement occasionnel / 52Laboratoire n°9 : Capture d'un événement monocoup / 56Laboratoire n°10 : Mesures paramétriques automatiques sur des signaux numériques / 59Laboratoire n°11 : Utilisation du zoom de la base de temps pour effectuer des mesures à

déclenchement périodique / 65Laboratoire n°12 : Mesures du temps de propagation de phase et signaux de Lissajous / 70Laboratoire n°13 : Utilisation des fonctions mathématiques de l'oscilloscope sur les

signaux / 74Laboratoire n°14 : Utilisation de la détection des crêtes pour éliminer le

sous-échantillonnage / 78Laboratoire n°15 : Utilisation de la mémoire segmentée pour capturer plus de signaux / 82



Laboratoire n°7 : Déclenchement sur une rafale numérique au moyen d'un retard du déclenchement

Les signaux de l'électronique en situation réelle sont rarement aussi simples que les signaux sinusoïdaux répétitifs et les signaux carrés. Établir des points de déclenchement uniques (photographies synchronisées) sur des signaux plus complexes nécessite parfois l'utilisation d'une « durée d'inhibition » du déclenchement. Dans ce laboratoire, vous apprendrez la manière d'utiliser la fonction de durée d'inhibition du déclenchement de l'oscilloscope afin de réaliser un déclenchement sur une rafale d'impulsions numériques.

1 Connectez une sonde de l'oscilloscope entre l'entrée BNC de la voie 1 et la borne de sortie « Demo 1». Connectez l'agrafe de masse de la sonde à la borne centrale (masse).

2 Connectez une deuxième sonde de l'oscilloscope entre l'entrée BNC de la voie 2 et la borne de sortie « Demo 2». Connectez l'agrafe de masse de la sonde à la borne centrale.



5 Dans le menu Training Signals, sélectionnez Signaux démo. Appuyez ensuite sur la touche Sortie pour l'activer.

6 Réglez le paramètre V/div. de la voie 1 sur 1,00 V/d iv..

7 Réglez l'origine/la position de la voie 1 sur environ +1,7 V afin de centrer ce signal sur l'écran de l'oscilloscope.

8 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement pour le régler automatiquement sur 50 % environ.


Vous devez observer sur l'écran de l'oscilloscope ce qui peut ressembler l'affichage non déclenché d'une série d'impulsions numériques (voir Figure 26). L'oscilloscope se déclenche en fait sur des passages aux fronts montants aléatoires de ce flux de données numériques complexes, qui est en réalité une « rafale » d'impulsions. Malheureusement, nous ne pouvons pas « observer » l'activité de la rafale parce que nous n'avons pas encore configuré l'instrument pour établir un point de déclenchement unique sur ce signal complexe. Nous allons maintenant « arrêter » les acquisitions répétitives afin de pouvoir observer une acquisition monocoup des rafales et réaliser ensuite quelques mesures. Nous utiliserons ensuite ces mesures pour entrer un retard de déclenchement donné afin de synchroniser le déclenchement sur la première impulsion de chaque rafale.

Laboratoires sur les mesures avancées de l'oscilloscope 3


10 Appuyez sur la touche [Run/Stop] Marche/Arrêt de la face avant pour arrêter les acquisitions répétitives.

Lorsque les acquisitions répétitives sont terminées, vous observez l'activité de la rafale numérique (Figure 27). En d'autres termes, il y a une série d'impulsions négatives suivies d'un court temps mort du signal (niveau élevé) et elle se répète ensuite. Si vous appuyez plusieurs fois sur [Single] Unique, vous devriez découvrir que l'événement de déclenchement (le front montant le plus proche de centre de l'écran) de chaque acquisition est presque toujours une impulsion différente dans la rafale.

Figure 26 Essai d'affichage d'une rafale d'impulsions en utilisant les conditions de configuration de déclenchement par défaut de l'oscilloscope



D'après avez appris au cours du laboratoire 1, estimez ou utilisez les curseurs de temps de l'oscilloscope (X1 et X2) pour mesurer la largeur d'une rafale d'impulsions et le temps entre le début d'une rafale d'impulsions et le début de la rafale suivante. Vous remarquez que la largeur de chaque rafale est d'environ 40 µs et que le temps entre une rafale et la suivante est d'environ 50 µs.

Lorsque nous utilisons la condition de déclenchement par défaut de l'oscilloscope, l'instrument se déclenche sur « n'importe quel » front aléatoire de ce signal : l'instrument se déclenche parfois sur le 1er front de la rafale, parfois sur le 11e front de la rafale, parfois sur le 5e front, etc. Un point de synchronisation idéal serait de configurer l'oscilloscope de façon qu'il se déclenche toujours sur le 1er front de chaque rafale et non sur un front aléatoire. La fonction de « retard de déclenchement » de l'oscilloscope facilite cette opération.

Elle permet de demander à l'instrument de toujours armer le déclenchement pendant le temps mort du signal entre chaque rafale d'impulsions. De cette façon, l'oscilloscope, après s'être armé, se déclenche toujours sur le front montant suivant, qui correspond toujours au 1e front de chaque rafale. Le retard idéal pour ce résultat est un retard de déclenchement qui se situe entre 40 µs (largeur de la rafale) et 50 µs (temps d'une rafale à la suivante). Cela peut sembler déroutant. Nous allons donc le réaliser et observer ce qu'il se passe.

Figure 27 Déclenchement sur front aléatoire sur le signal d'entrée d'une rafale numérique



11 Appuyez sur la touche [Run/Stop] Marche/Arrêt de la face avant pour recommencer les acquisitions répétitives.

12 Appuyez sur la touche [Mode/Coupling] Mode/Couplage dans la section Déclenchement de la face avant.

13 Appuyez sur la touche Retard et utilisez le clavier pour entrer 4.000 µs pour le retard.

L'affichage doit être alors synchronisé (Figure 28). Dans cette figure, X1 est le point de déclenchement et X2 est configuré 45 µs après, ce qui représente le retard. L'oscilloscope se déclenche sur le 1er front montant d'une rafale d'impulsions (au centre de l'écran) et désactive ensuite le déclenchement pendant 45,00 µs (retard). Pendant ce temps de retard, l'instrument ignore les 2ème, 3ème, 4ème, etc., passages et réarme ensuite le déclenchement après la fin de la rafale, mais avant le début de la rafale suivante, c'est-à-dire pendant le « temps mort » du signal. Le déclenchement valide suivant se produit au 1er passage du front montant de la rafale suivante.

Figure 28 Utilisation du retard de déclenchement de l'oscilloscope pour la synchronisation sur une rafale d'impulsions


Événement suivant de déclenchement valide

Temps de blocage :



Laboratoire n°8 : Déclenchement, capture et analyse d'un événement occasionnel

Dans ce laboratoire, vous allez apprendre à utiliser certains différents modes de rémanence de l'oscilloscope afin d'améliorer l'affichage d'une impulsion transitoire occasionnelle. De plus, vous apprendrez à utiliser le mode de déclenchement sur la largeur d'impulsion pour effectuer un déclenchement sur l'impulsion transitoire.

1 Vérifiez que les deux sondes de votre oscilloscope sont toujours connectées entre les bornes Demo 1 et Demo 2 et les connecteurs BNC d'entrée des Voies 1 et 2 respectivement.



4 Dans le menu Training Signals, sélectionnez le signal Clock with Infrequent Gl itch (horloge avec impulsion transitoire peu fréquente), sélectionnez-le une deuxième fois et appuyez ensuite sur la touche Sortie pour l'activer.


6 Réglez le décalage de la voie 1 sur 1.00 V afin de centrer le signal sur l'écran.

7 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement afin de régler automatiquement le niveau de déclenchement sur environ 50 % (~1.0 V).

8 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 20.00 ns/d iv..

Vous remarquez alors au centre de l'écran un « scintillement » occasionnel et faible. Il s'agit d'une impulsion transitoire occasionnelle (ou impulsion étroite) que l'instrument vient de capturer. Bien que l'oscilloscope se déclenche habituellement sur le front montant d'un signal d'horloge, il se déclenche parfois sur le front montant de cette impulsion transitoire occasionnelle. Si cette impulsion transitoire paraît faible, c'est parce que l'oscilloscope affiche brillamment des signaux fréquents tandis qu'il affiche faiblement des signaux occasionnels, ce qui indique que cette impulsion transitoire ne se produit pas très souvent.

9 Appuyez sur le petit bouton [Intensity] Intensité (sous le bouton Entrée) et tournez ensuite le bouton Entrée dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que l'intensité soit réglée sur 100 %.

Lorsque l'intensité du signal est réglée sur 100 %, l'oscilloscope affiche tous les signaux capturés avec la même intensité ; nous observons alors clairement cette impulsion transitoire occasionnelle (Figure 29). La capture d'un événement occasionnel tel que celui-ci tout en réalisant un déclenchement au passage d'un front (type de déclenchement par défaut) nécessite d'utiliser un oscilloscope dont la cadence de rafraîchissement des signaux est très rapide (prise d'instantanés). Examinons maintenant quelques-uns des modes d'affichage spéciaux de l'oscilloscope permettant d'améliorer davantage notre observation de cette impulsion transitoire.



10 Appuyez sur la touche [Display] Affichage de la face avant (sous le bouton Curseurs).

11 Appuyez sur la touche Rémanence et sélectionnez le mode d'affichage Rémanence infinie dans le menu.

Lorsque la rémanence infinie est activée, l'oscilloscope affiche une image permanente de tous les signaux capturés (il ne les efface jamais). Lorsque ce mode n'est pas activé, l'instrument efface tous les signaux capturés à la fréquence de 60 Hz. La rémanence infinie peut être très utile si vous essayez de capturer un événement extrêmement occasionnel (ex. impulsion transitoire se produisant seulement toutes les deux heures). Par exemple, vous pouvez configurer un test pendant la nuit destiné à observer l'apparition d'impulsions transitoires et ensuite découvrir si elles se sont produites lorsque vous revenez au laboratoire le lendemain matin. La rémanence infinie est également utile pour capturer et afficher le scintillement et le bruit dans le plus mauvais cas. Remarquez que, outre le mode d'affichage Rémanence infinie, cet oscilloscope offre également le mode d'affichage Rémanence variable qui permet de définir la vitesse d'effacement de l'affichage du signal.

Figure 29 La cadence de rafraîchissement des signaux permet de capturer une impulsion transitoire occasionnelle



Configurons maintenant l'oscilloscope pour qu'il se déclenche uniquement sur cette impulsion transitoire occasionnelle à l'aide du type de déclenchement Largeur d’impulsion. D'abord, estimons visuellement la largeur approximative de cette impulsion par rapport au niveau de déclenchement, qui doit être réglé sur environ +1.0 V. La largeur doit être environ égale à 30 ns.

12 Appuyer sur la touche Rémanence et sélectionnez Désactiver pour désactiver le mode d'affichage rémanent.

13 Appuyez sur la touche Effac. rémanence.

14 Appuyez sur la touche [Trigger] Déclenchement de la face avant.

15 Appuyez la touche Déclenchement - Front ; changez le type de déclenchement par défaut Front en Largeur d’impulsion avec votre doigt sur l'écran tactile.

16 Appuyez sur la touche < 30 ns ; et appuyez ensuite plusieurs fois pour modifier la durée de la largeur d'impulsion de < 30 ns à < 50 ns.

L'oscilloscope se déclenche alors automatiquement au lieu de se déclencher sur l'impulsion transitoire, du fait que l'impulsion transitoire occasionnelle générée par ces oscilloscopes est trop occasionnelle pour le mode de déclenchement automatique par défaut de l'instrument. Il s'agit là d'un cas classique pour lequel l'utilisation du mode de déclenchement Normal est nécessaire (l'oscilloscope attend des événements de déclenchement pour se déclencher et ne génère aucun déclenchement automatique et asynchrone). Sélectionnons le mode de déclenchement normal.

17 Appuyez sur la touche [Mode/Coupling] Mode/Couplage dans la section Déclenchement de la face avant.

18 Appuyez sur la touche Mode-Auto et sélectionnez le mode Normal.

Vous devez alors voir un écran stable présentant uniquement l'impulsion transitoire étroite semblable à la Figure 30. Avec le type de déclenchement Largeur d'impulsion, vous pouvez définir une largeur d'une impulsion unique négative ou positive sur laquelle le déclenchement a lieu. Les variables de temps incluent « < », « > », ainsi qu'une plage de temps « >< ». Le point de déclenchement réel a lieu à la fin de l'impulsion correspondant au temps. Dans cet exemple, étant donné que nous avons configuré l'oscilloscope pour qu'il se déclenche sur une impulsion positive avec une largeur inférieure à 50 ns, l'instrument se déclenche sur le front descendant de l'impulsion de largeur ~30 ns. Si vous souhaitez vérifier qu'il n'y a pas d'impulsion transitoire plus étroite que cette impulsion de 30 ns, sélectionnez le menu [Trigger] Déclenchement; ajustez à nouveau la durée de la largeur d'impulsion avec sa valeur minimale et vérifiez si votre oscilloscope se déclenche encore.



Le déclenchement sur la largeur d'impulsion n'est pas uniquement utile pour un déclenchement sur des impulsions transitoires indésirables, mais aussi pour établir un point de déclenchement unique dans un train d'impulsions numériques valides.

Figure 30 Utilisation du déclenchement sur la largeur d'impulsion pour une impulsion étroite



Laboratoire n°9 : Capture d'un événement monocoup

Si l'événement que vous souhaitez capturer est réellement « monocoup », c'est-à-dire qu'il ne se produit qu'une seule fois, vous devez connaître certaines caractéristiques du signal afin de configurer l'instrument pour le capturer. Lorsque vous capturez des signaux répétitifs, vous pouvez habituellement afficher le signal capturé à l'écran à l'aide des différentes conditions de configuration et ensuite de commencer à « régler » l'échelle de l'instrument jusqu'à ce qu'elle soit optimisée pour le signal. Nous n'avons cependant pas ce luxe avec les événements monocoup.

Supposons que nous savons que l'événement monocoup que nous souhaitons capturer est une impulsion numérique dont l'amplitude est d'environ 2,5 Vp-p avec un décalage de +1,25 V. En d'autres termes, le signal devrait osciller de la masse (0,0 V) à environ +2,5 V. Il s'agit peut-être d'une impulsion de réinitialisation du système qui se produit uniquement durant la mise en route.

Un réglage vertical adapté à la capture de ce signal serait alors de 500 mV/div, ce qui nous permettrait de capturer jusqu'à une oscillation de 4 Vp-p. Un réglage de décalage/position adapté serait de +1.25 V afin de centrer le signal sur l'écran et un niveau de déclenchement adapté serait également de +1.25 V au moyen d'une condition standard de déclenchement sur front montant.

Supposons que nous connaissons également la largeur de notre événement monocoup, à savoir 500 ns. Un réglage adapté de la base de temps serait de 200 ns/div. Il procurerait un temps de capture de 2,0 µs sur l'écran qui serait plus que suffisant pour capturer une impulsion de 500 ns de large. Configurons maintenant l'oscilloscope pour capturer cette impulsion monocoup.




4 Réglez la position/le décalage vertical de la voie à 1 sur +1,25 V.

5 Réglez le niveau de déclenchement sur +1,25 V.


7 Appuyez sur la touche [Mode/Coupling] Mode/Couplage de la face avant (à côté du bouton du niveau de déclenchement).

8 Appuyez sur la touche Mode-Auto et modifiez le mode Auto en Normal.

Remarquez que le mode de déclenchement Normal doit être utilisé pour capturer un événement monocoup. Si l'oscilloscope conserve son mode de déclenchement Auto par défaut, il continue à générer ses propres déclenchements asynchrones automatiques et ne se déclenche pas sur un événement monocoup. Le mode de déclenchement Normal attend qu'un événement de déclenchement valide se



produise (passage d'un front montant à +1,25 V dans ce cas) avant de capturer et d'afficher quelque chose. L'oscilloscope doit être alors correctement configuré et attendre l'apparition d'un événement monocoup. Créons un événement monocoup.


10 Dans le menu Signaux démo, sélectionnez le signal Impul unique avec oscill trans. Appuyez ensuite sur la touche Sortie pour l'activer. Remarquez que cette action NE CRÉE PAS d'événement monocoup. Elle active seulement cette sortie.

11 Ensuite, N'APPUYEZ PAS sur la touche Config auto. Si vous sélectionnez cette option, vous supprimerez les configurations que vous venez de réaliser. Cette fonction est utile uniquement pour configurer l'oscilloscope afin qu'il capture ce signal monocoup de démo particulièrement. Il n'est pas disponible lorsque l'oscilloscope est configuré pour capturer un signal monocoup arbitraire, ce que nous essayons de simuler.

12 Appuyez sur la touche Transmet monocoup pour créer un événement monocoup.

Votre oscilloscope doit avoir capturé cet événement monocoup : son écran doit ressembler à la Figure 31. A chaque appui sur la touche Transmet monocoup, l'oscilloscope le capture à nouveau. Pour capturer cet événement, nous avons utilisé le mode de déclenchement Normal de l'instrument avec le mode d'acquisition Run. Utilisons maintenant le mode d'acquisition Unique de l'oscilloscope.



13 Appuyez sur la touche [Single] Unique de l'oscilloscope dans le coin supérieur droit de la face avant.

14 Appuyez maintenant sur la touche Transmet monocoup.

En mode d'acquisition Unique, l'oscilloscope capture un événement monocoup une et une seule fois. Pour armer à nouveau l'oscilloscope afin qu'il capture un autre événement monocoup, vous devez appuyer à nouveau sur [Single] Unique (avant l'apparition de l'événement monocoup). Remarquez que ce mode d'acquisition sélectionne automatiquement le mode de déclenchement Normal.

Figure 31 Configuration de l'oscilloscope pour capturer un événement monocoup



Laboratoire n°10 : Mesures paramétriques automatiques sur des signaux numériques

Dans cette formation, au cours du laboratoire 1, vous avez appris comment réaliser des mesures simples de tension et de temps, soit en comptant des divisions et en les multipliant par les facteurs d'échelle de l'instrument, soit en utilisant les fonctions des curseurs de l'oscilloscope. Vous allez maintenant apprendre à utiliser la fonction de mesure paramétrique automatique de l'oscilloscope afin de réaliser plus rapidement et plus précisément ces mesures (ainsi que de nombreuses autres).




4 Dans le menu Signaux démo, sélectionnez le signal Impul répétitive av oscill trans. Appuyez ensuite sur la touche Sortie pour l'activer.


6 Réglez la position/le décalage de la voie à 1 sur 1,40 V.

7 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement afin de régler automatiquement le niveau de déclenchement sur environ 50 % (~1,3 V).


Vous devez alors observer une impulsion numérique répétitive avec suroscillation et oscillation transitoire semblable à la Figure 32.



9 Appuyez sur la touche [Meas] Mes de la face avant (à côté du bouton Curseurs).

Si nous commençons par une configuration par défaut (comme c'est le cas ici), l'oscilloscope active une mesure automatique de la fréquence et de la tension Vp-p lorsque nous appuyons sur la touche [Meas] Mes. Étant donné que cet oscilloscope est capable de représenter quatre mesures actualisées en permanence, ajoutons deux mesures supplémentaires.

10 Ouvrez le menu Type et faites défiler pour sélectionner Maximum. Pour vérifier votre choix, appuyez à nouveau sur cette option ou sur la touche Ajouter mesure.

11 Vous remarquez l'indicateur de niveau qui indique où cette mesure est réalisée.

12 Ouvrez le menu Type et sélectionnez Minimum. Pour vérifier votre choix, appuyez à nouveau sur cette option ou sur la touche Ajouter mesure.

L'écran de votre oscilloscope doit alors afficher quatre mesures mises à jour en permanence : Fréquence, Vp-p, Vmax et Vmin. Configurons maintenant l'instrument pour qu'il effectue quatre mesures différentes de paramètres d'impulsion.

13 Appuyez sur la touche Effac. mes., puis sur la touche Effac. tout.

14 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 200.00 ns/d iv.. L'augmentation de l'impulsion permet d'améliorer la résolution des mesures.

Figure 32 Configuration de l'oscilloscope pour capturer et afficher une impulsion numérique répétitive avec oscillation transitoire et suroscillation



15 Effectuez maintenant une sélection pour mesurer Som, Base, Montée et Des.

L'écran de votre oscilloscope doit alors ressembler à la Figure 33. Si Temps de descente était la dernière mesure sélectionnée, les curseurs affichent l'emplacement où cette mesure a été réalisée.

Vous vous demandez peut-être quelle est la différence entre le « sommet » d'un signal (Vtop) et son « maximum » (Vmax) ainsi qu'entre sa « base » (Vbase) et son « minimum » (Vmin).

Vtop est le niveau haut en régime permanent du signal. Il s'agit du niveau de tension du signal après la suroscillation et l'oscillation. De même, Vbase est le niveau bas en régime permanent du signal. Lors des mesures des paramètres de l'impulsion numérique, Vtop et Vbase représentent souvent des paramètres plus importants que les tensions absolues maximum et minimum du signal, qui sont les valeurs de crête de la suroscillation.

Les mesures Temps de montée et Temps de descente sont des temps de transition relatifs. Elles ont été réalisées par rapport aux seuils de tension. Les seuils par défaut de l'oscilloscope pour ces mesures sont 10 % et 90 % par rapport à Vbase et Vtop. En d'autres termes, Vbase est considéré comme le niveau 0 % et Vtop comme le niveau 100 %. Cependant, la plupart des appareils rapides actuels ont

Figure 33 Mesures supplémentaires de paramètres d'impulsion sur une impulsion numérique



des temps de montée et de descente spécifiés par rapport aux seuils de 20 % et de 80 % ou peut-être par rapport à des niveaux de tension absolus, tels que de/à ± 1,0 V. Configurons maintenant notre instrument pour mesurer uniquement le temps de montée de cette impulsion par rapport aux seuils de 20 % et de 80 %.


17 Appuyez sur la touche Param., puis sur la touche Seuils.

18 Appuyez deux fois sur la touche Inférieur pour ouvrir le clavier ; entrez 20%.

19 Appuyez deux fois sur la touche Supérieur pour ouvrir le clavier ; entrez 80%.

20 Pour revenir au menu précédent, appuyez sur la touche (Back (Retour)) de la face avant (juste au-dessus de l'interrupteur d'alimentation).

21 Appuyez à nouveau sur la touche (Back (Retour)) du fait que nous avons descendu de deux niveaux dans ce menu.

22 Ouvrez le menu Type ; faites défiler et sélectionnez Temps de montée.

23 Appuyez maintenant sur la touche Ajouter mesure ou sur le bouton Entrée pour ajouter cette mesure.

Avec ces seuils de mesure (20 % et 80 %) définis par l'utilisateur, notre mesure du temps de montée doit être plus rapide car nous mesurons maintenant sur un segment plus court du signal (voir Figure 34). La mesure doit être maintenant d'environ 30 ns. Si nous avions utilisé les seuils 10 %/90 % par défaut, la mesure aurait été d'environ 40 ns.

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A l'étape 14 de ce laboratoire, nous avons indiqué que l'élargissement du signal améliore la résolution et la précision des mesures. Essayez de configurer la base de temps sur 50,0 µs/div et remarquez la diminution de résolution des mesures.

Effectuons maintenant une autre mesure avant de terminer ce laboratoire. Cette fois-ci, nous effectuerons un ensemble plus complet de mesures sur ce signal.

24 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 500,0 ns/d iv.

25 Appuyez sur la touche Type ; sélectionnez ensuite Ts instantanés (en haut de la liste).

26 Appuyez maintenant sur la touche Ajouter mesure ou sélectionnez-la à nouveau pour ajouter cet ensemble de mesures.

La mesure Ts instantanés fournit une seule mesure (instantané) de plusieurs paramètres afin de caractériser entièrement le signal d'entrée (voir Figure 35). Remarquez que cet ensemble de mesures n'est pas continuellement actualisé ; si vous appuyez sur une touche de la face avant ou une touche de fonction, ces mesures s'affichent.

Figure 34 Mesure du temps de montée par rapport aux seuils de 20 % et 80 %


3 Laboratoires sur les mesures avancées de l'oscilloscope Figure 35 Effectuer un ensemble complet de mesures paramétriques automatiques au

moyen de la fonction « Instantané Tout »



Laboratoire n°11 : Utilisation du zoom de la base de temps pour effectuer des mesures à déclenchement périodique

Lorsque des mesures paramétriques automatiques (ex. mesures de la largeur d'impulsion positive) sont réalisées sur un signal d'entrée répétitif (ex. signal sinusoïdal simple ou signal carré), l'impulsion choisie par l'oscilloscope pour la mesure... chaque impulsion est identique. Cependant, que se passe-t-il si le signal d'entrée analysé est plus complexe, où chaque impulsion à des caractéristiques différentes ? Dans ce cas, vous devez d'abord configurer l'oscilloscope pour qu'il se déclenche à un instant donné sur le signal complexe et configurer ensuite les mesures sur l'instrument de façon qu'il soit plus sélectif au niveau de l'impulsion à choisir pour réaliser les mesures. Dans ce laboratoire, vous allez apprendre à effectuer des mesures sélectives ou «à déclenchement périodique » sur des impulsions particulières à l'aide du mode zoom de la base de temps de l'instrument.




4 Dans le menu Signaux démo, sélectionnez le signal Rafale num. av imp trans p fréquente. Appuyez ensuite sur la touche Sortie pour l'activer.

5 Réglez le paramètre V/div. de la voie 1,0 sur 1,00 V/d iv..

6 Réglez le paramètre de position/décalage de la voie 1 sur 2.0 V environ afin de centrer le signal sur l'écran.

7 Appuyez sur le bouton du niveau de déclenchement afin de régler automatiquement le niveau de déclenchement sur environ 50 % (~1,7 V).


Remarquez qu'en utilisant ce paramètre, le signal peut « scintiller ». Ce scintillement peut se présenter sous forme d'échos survenant avant la rafale d'impulsions. Si vous réglez l'intensité du signal sur 100 %, il sera plus clair. Ce « scintillement » est dû au fait que l'oscilloscope, qui se déclenche habituellement sur le 1er front montant de cette rafale numérique, se déclenche parfois sur les fronts suivants. Nous devons utiliser le retard de déclenchement de l'oscilloscope afin de le forcer à se déclencher uniquement sur le 1er front montant de la rafale.

9 Appuyez sur la touche [Mode/Coupling] Mode/Couplage de la face à côté du bouton de réglage du niveau de déclenchement.

10 Appuyez deux fois sur la touche Retard pour activer le clavier. Réglez le retard de déclenchement sur 4.0 µs.



Lorsque le retard de déclenchement est activé et réglée sur 4.0 µs, l'oscilloscope se déclenche alors sur le 1er front montant de la rafale, désactive le déclenchement pendant 4.0 µs, et le réarme ensuite après la dernière impulsion de la rafale afin de se déclencher à nouveau sur la 1ère impulsion lors de la rafale suivante. Nous avons maintenant établi un point de déclenchement stable et unique sur ce signal numérique complexe à l'aide du retard de déclenchement.

Vous devez maintenant observer 6 impulsions positives de différentes largeurs ainsi qu'une impulsion transitoire occasionnelle après la 6ème (voir Figure 36). Activons maintenant une mesure « Largeur + ».



13 Appuyez sur la touche Type et sélectionnez la mesure Larg+.

14 Sélectionnez-la ou appuyez sur la touche Ajouter mesure pour sélectionner cette mesure.

Figure 36 Configuration de l'oscilloscope pour capturer une rafale d'impulsions numériques de différentes largeurs



L'instrument effectue toujours les mesures sur l'impulsion la plus proche du centre de l'écran. Dans ce cas, l'oscilloscope mesure la largeur d'impulsion positive de la 1ère impulsion de cette rafale numérique (voir Figure 37). Que se passe-t-il si nous souhaitons connaître la largeur de la 2ème, 3ème, 4ème, etc. impulsion ?

15 Appuyez sur le bouton de la section horizontale de la face avant pour activer le mode « zoom » de la base de temps.

16 Tournez le grand bouton de la base de temps pour régler le zoom de la base de temps sur 50.00 ns/d iv.

17 Tournez le bouton de la position horizontale pour régler la position horizontale sur 100.0 ns.

Lorsque le «zoom » de la base de temps est activé, les commandes horizontales (s/div et position) contrôlent les paramètres agrandis de la base de temps. Si votre professeur est habitué à utiliser un ancien oscilloscope analogique, il peut faire référence au mode balayage retardé pour désigner le mode de la base de temps.

Figure 37 Mesure de la largeur d'impulsion positive de la 1ère impulsion de la rafale



L'écran de votre oscilloscope doit maintenant afficher dans sa partie inférieure un agrandissement de la 1ère impulsion de cette rafale (voir Figure 38). La mesure Largeur + doit mesurer uniquement la largeur d'impulsion positive de la 1ère impulsion. Quelle est la largeur de cette impulsion ?

Mesurons maintenant la largeur de la 2ème impulsion.

18 Réglez la position/le retard horizontal sur 500.00 ns afin d'encadrer la 2ème impulsion.

Quelle est la largeur de la 2ème impulsion ?

Figure 38 Utilisation du mode zoom de la base de temps pour réaliser des mesures « à déclenchement périodique »

Largeur + (1ère impulsion) = _____________

Largeur + (2ème impulsion) = _____________



19 Mesurez la largeur des 4 impulsions restantes (à l'exception de l'impulsion transitoire occasionnelle) en encadrant chaque impulsion.







Laboratoire n°12 : Mesures du temps de propagation de phase et signaux de Lissajous

Dans ce laboratoire, vous allez apprendre à effectuer des mesures sur deux voies de signaux sinusoïdaux déphasés. Ce type de mesure peut être important si vous souhaitez examiner la réponse en phase d'un amplificateur inverseur. Ce laboratoire démontre comment mesurer la réponse en phase entre une entrée et une sortie. De plus, vous apprendrez également à afficher ces signaux sous la forme d'une courbe de Lissajous.





5 Double-cliquez sur le signal Sinus. déphasée dans le menu Signaux démo.


7 Réglez le paramètre V/div. de la voie 2 sur 500 mV/d iv..


À ce stade, deux signaux sinusoïdaux doivent s'afficher : l'un est capturé par la voie 2 et déphasé de 90° environ par rapport à l'autre capturé par la voie 1 (voir Figure 39). Mesurons maintenant le retard et le déphasage au moyen des mesures automatiques sur deux voies.




10 Appuyez sur la touche Type et faites défiler jusqu'à la mesure Retard.

11 Appuyez sur la touche Ajouter mesure ou double-cliquez pour ajouter cette mesure.

12 Faites ensuite défiler la liste vers la ligne suivantePhase.

13 Appuyez sur la touche Ajouter mesure ou double-cliquez pour ajouter cette mesure.

Votre oscilloscope doit maintenant afficher quatre mesures : deux mesures par défaut (fréquence et Vp-p) et les mesures de retard et de déphasage. Modifions maintenant le déphasage entre ces deux signaux.

14 Appuyez sur [Help] Aide, puis sur la touche Signaux démo ; cette opération restaure notre menu Signaux démo.

15 Appuyez sur la touche Phase et tournez le bouton Entrée pour faire varier le déphasage de 0 à 360°. Vous pouvez également cliquer sur la touche Phase pour affecter explicitement un déphasage.

Figure 39 Mesures sur des signaux déphasés



Examinons maintenant ces signaux dans un format différent, sans doute un des formats d'affichage préférés de votre professeur ! Nous afficherons ces signaux sous la forme d'une courbe de Lissajous (mathématicien français Jules Antoine Lissajous (1822-1880)).

16 Appuyez sur la touche [Horiz] Horiz de la face avant (à côté des commandes de base de temps).

17 Appuyez sur la touche Mode temps et sélectionnez XY. Faites à nouveau cette sélection ou appuyez sur la croix rouge (X) pour fermer le menu.


19 Appuyez sur la touche Phase et tournez le bouton Entrée pour modifier le déphasage.

L'oscilloscope n'affiche plus nos signaux sous la forme Volts / Temps, mais sous le forme Volts (voie1) / Volts (voie2). Lorsque le déphasage est égal à 90° ou 270°, nous devons observer un cercle parfait. Lorsque le déphasage est égal à 0°, nous devons voir une droite ascendante à 45°. Lorsque le déphasage est égal à 180°, nous devons voir une droite descendante à 45°. Pour tous les autres paramètres de phase, nous devons voir une courbe ovale (voir Figure 40). Les courbes de Lissajous de signaux sinusoïdaux de même fréquence produisent les courbes les plus simples.

Figure 40 Modèle de Lissajous au moyen du mode XY des deux signaux sinusoïdaux de même fréquence, mais avec un déphasage de 48°



Les concepteurs d'amplificateurs analogiques utilisent parfois les courbes de Lissajous sur l'oscilloscope pour régler avec précision leurs circuits. Les modèles de Lissajous peuvent parfois être très complexes, mais le concepteur connaît habituellement le modèle qu'il recherche. La Figure 41 présente un modèle de Lissajous plus complexe avec deux signaux de fréquences différentes.

Figure 41 Modèle de Lissajous plus complexe dérivé de deux signaux de fréquences différentes



Laboratoire n°13 : Utilisation des fonctions mathématiques de l'oscilloscope sur les signaux

Outre les mesures paramétriques automatiques sur les données d'un signal, l'oscilloscope peut également effectuer des opérations mathématiques sur un signal complet ou deux signaux. La soustraction un signal d'un autre est une fonction mathématique très fréquente que l'oscilloscope peut réaliser. Par exemple, si vous utilisiez des sondes passives standard 10:1 pour capturer des signaux dans votre circuit, vous pouvez capturer ces signaux uniquement par rapport à la masse. Et si vous voulez voir à quoi ressemble un signal sur un composant particulier dont aucune extrémité n'est reliée à la masse ? Dans ce scénario, vous pouvez capturer des signaux à chaque extrémité du composant par rapport à la masse et ensuite soustraire un signal de l'autre. Essayons.





5 Sélectionnez le signal Sinus. déphasée dans le menu Signaux démo.


7 Réglez le paramètre V/div. de la voie 2 sur 500 mV/d iv..


9 Appuyez sur la touche [Math] Math de la face avant (à droite de la face avant).

10 Appuyez sur la touche Opérateur et sélectionnez Soustraire.

Trois signaux doivent alors s'afficher sur l'écran de votre oscilloscope (voir Figure 42). Le signal mauve est le résultat de la soustraction du signal de la voie 2 du signal de la voie 1. Modifions maintenant le déphasage des deux signaux sinusoïdaux et observons les résultats.



11 Appuyez sur la touche [Help] Aide de la face avant, puis sur la touche Signaux démo.

12 Appuyez sur la touche Phase et tournez ensuite le bouton Entrée pour modifier le déphasage, ou appuyez deux fois sur le bouton pour entrer explicitement le déphasage.

Lorsque que le déphasage est égal à 180°, le signal mathématique résultant se trouvera sans surprise à son amplitude la plus élevée. Lorsque le décalage est égal à 0° ou 360°, le signal mathématique résultant est un signal plat (0,0 V). Remarquez que vous pouvez modifier l'échelle du signal mathématique à l'aide des boutons à droite de la face avant à côté de la touche [Math] Math. Réalisons maintenant une fonction mathématique complexe : FFT (Transformée de Fourier Rapide).



15 Double-cliquez sur le signal Hge av impul.transit peu fréquente avec la touche Signaux démo.


Figure 42 Utilisation d'une fonction mathématique sur le signal pour soustraire la voie 2 de la voie 1



17 Réglez le décalage de la voie 1 sur 1.00 V environ afin de centrer le signal sur l'écran.

18 Appuyez sur le bouton de réglage du niveau de déclenchement pour le régler sur 50 % environ.

19 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 100.0 ns/d iv.. Avec cette base de temps, la fonction Mes. est utilisable pour mesurer précisément la fréquence d'horloge. Appuyez sur Mes. et vérifiez à droite de l'écran que la fréquence d'horloge est approximativement égale à ~3.56 MHz. Appuyez à nouveau sur Mes. pour désactiver cette fonction.

20 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 100.0 µs/d iv. Avec ce réglage de la base de temps, plusieurs cycles du signal d'horloge s'affichent. C'est une condition habituelle lors de la réalisation d'une fonction mathématique FFT précise.

21 Appuyez sur la touche [Math] Math de la face avant, puis sur la touche Opérateur.

22 Double-cliquez sur la fonction FFT pour sélectionner et activer le signal.

L'écran doit alors ressembler à la Figure 43. L'oscilloscope affiche maintenant un signal du domaine du temps (Tension / Temps) ainsi qu'un signal du domaine des fréquences (Puissance en dB / Fréquence). Une fonction FFT divise les signaux en composants de fréquence de ses composantes sinusoïdales de fréquence. Si vous vous souvenez de vos cours d'électronique et de physique, tous les signaux électriques, notamment les signaux numériques, sont composés de plusieurs signaux sinusoïdaux de fréquences différentes. Un signal d'horloge idéal avec un rapport cyclique de 50 % devrait se composer d'une composante de fréquence fondamentale de signal sinusoïdal (fréquence répétitive du signal) et de ses harmoniques impaires (3ème, 5ème, 7ème, etc.). Remarquez que les signaux carrés non idéaux incluront également les harmoniques paires de niveau inférieur. Vérifions maintenant les fréquences des harmoniques fondamentales et paires.



23 Appuyez sur la touche [Cursors] Curseurs de la face avant (à côté du bouton Curseurs).

24

25 Appuyez sur la touche Source et modifiez la Source de la voie 1 à Math: f(t) : Les curseurs effectuent alors les mesures sur la trace violette FFT.

26 Faites glisser l'indicateur du curseur X1 au bas de l'écran jusqu'à ce qu'il soit aligné avec le premier pic de fréquence. Il s'agit de la composante fondamentale de la fréquence qui doit être égale à la fréquence d'horloge.

27 Faites glisser l'indicateur du curseur X2 au bas de l'écran jusqu'à ce qu'il soit aligné avec le troisième pic de fréquence. Il s'agit de la troisième harmonique, triple de la fréquence fondamentale. L'écran de votre oscilloscope doit maintenant ressembler à la Figure 43.

28 Quelle est la fréquence X1 et quel est la composante fondamentale (mesure en bas de l'écran) ?

29 Quelle est la fréquence X2 et quelle doit être la 3ème harmonique ?

Figure 43 Fonction FFT sur une horloge numérique répétitive

F1 = _____________

F3 = _____________



Laboratoire n°14 : Utilisation de la détection des crêtes pour éliminer le sous-échantillonnage

Tous les DSO et MSO ont une mémoire d'acquisition constante. Il s'agit du nombre d'échantillons que l'oscilloscope peut numériser pour chaque cycle d'acquisition. Si la base de temps est réglée sur un paramètre s/div relativement rapide (ex. 20 ns/div), il disposera alors toujours d'une mémoire suffisante pour capturer un signal avec ce paramètre au moyen de sa fréquence d'échantillonnage maximale. Par exemple, si sa fréquence d'échantillonnage maximale est égale à 2 GSa/s (500 ps entre les échantillons), et si sa base de temps est réglée sur 20 ns/div, une mémoire d'acquisition de 400 points suffit pour capturer et afficher un signal complet. À 20 ns/div, un signal complet sur l'écran de l'oscilloscope représenterait 200 ns (20 ns/div x 10 divisions horizontales). La mémoire nécessaire pour remplir ce temps tout en réalisant toujours des échantillons à 2 GSa/s est donc uniquement de 400 points (200ns/500ps = 400).

Si vous réglez la base de temps de l'oscilloscope sur un paramètre s/div bien plus petit afin de capturer des signaux plus petits et un temps plus long, l'instrument doit alors réduire automatiquement sa fréquence d'échantillonnage afin de remplir le temps requis du signal. Tous les DSO et tous les MSO le font. Par exemple, supposons que vous voulez capturer un signal relativement lent et que vous devez régler la base de temps de l'instrument sur 10 ms/div (100 ms d'un bout à l'autre de l'écran). Si la mémoire maximale de l'oscilloscope est de 100 000 points, il doit alors réduire sa fréquence d'échantillonnage à 1 MSa/s (100ms/100k = 1 µs pour une période d'échantillonnage).

Même si dans la plupart des cas, cela ne pose pas problème, étant donné que la capture de signaux plus lents ne nécessite pas des fréquences d'échantillonnage rapides, que se passe-t-il si le signal d'entrée se compose d'une combinaison de caractéristiques de faible vitesse et de vitesse élevée ? Par exemple, que se passe-t-il si le signal d'entrée que vous souhaitez capturer est un signal sinusoïdal de 30 Hz avec des impulsions transitoires très étroites ? La capture d'un signal sinusoïdal de 30 Hz n'exige pas une fréquence d'échantillonnage rapide, mais la capture des impulsions transitoires étroites peut demander une fréquence très rapide. Configurons un test pour capturer un signal comme celui-ci.




4 Dans le menu Signaux démo, sélectionnez le signal Sinu av imp trans. Sélectionnez-le ensuite pour l'activer.

5 Réglez le paramètre V/div de la voie 1 sur 500,0 mV/d iv.




7 Appuyez sur le bouton [Intensity] Intensité (sous le bouton Entrée) et réglez l'intensité de la trace du signal sur 100 % au moyen du bouton Entrée ou du curseur défilant.

Un signal sinusoïdal semblable à la Figure 44 doit s'afficher. Mais si vous l'examinez de plus près, vous observez également quelques impulsions transitoires (impulsions étroites) à proximité des crêtes de ce signal sinusoïdal. L'amplitude de ces impulsions transitoires semble varier (bondir vers le haut et vers le bas). L'amplitude de ces impulsions est en fait très stable. Le problème est que l'oscilloscope a réduit sa fréquence d'échantillonnage (la fréquence d'échantillonnage affichée à l'écran sous le logo Keysight) ; l'instrument capture maintenant par intermittence les impulsions transitoires étroites. Il réalise un sous-échantillonnage des impulsions transitoires étroites. Il peut parfois capturer un seul point sur la crête d'une impulsion transitoire, parfois un point sur une transition de l'impulsion, et parfois, il ne capture rien sur l'impulsion transitoire (sa largeur est plus étroite que l'intervalle de l'échantillon). Cet oscilloscope possède le mode d'acquisition spécial Détection des crêtes qui résout ce problème. Activons-le.

8 Appuyez sur la touche [Acquire] Acquérir de la face avant (sous le bouton Curseurs).

Figure 44 La fréquence d'échantillonnage réduite automatiquement réalise un sous-échantillonnage de l'impulsion transitoire répétitive



9 Appuyez sur la touche Mode acq et tournez le bouton Entrée pour sélectionner Détect. crête.

La hauteur des impulsions transitoires doit maintenant être bien plus stable (voir Figure 45). Lorsque le mode d'acquisition Détection des crêtes est sélectionné, l'oscilloscope décime intelligemment les données acquises à une fréquence d'échantillonnage plus élevée au lieu de réaliser des échantillons des signaux à une fréquence réduite. Par exemple, supposons que l'instrument doive fonctionner avec une fréquence d'échantillonnage égale à 1/100ème de sa fréquence maximale. Cela reviendrait à le faire fonctionner avec sa fréquence d'échantillonnage maximale, mais en stockant uniquement un point sur 100, ce qui n'est pas une décimation intelligente. En mode de détection des crêtes, l'instrument analyse en temps réel un groupe de 200 échantillons consécutifs (échantillons capturés à une fréquence élevée) et stocke ensuite uniquement les valeurs maximale et minimale numérisées de ce groupe de 200 points, ce qui représente 2 points uniquement. Il s'agit d'un facteur de décimation de 100.

Pourquoi ne pas toujours utiliser le mode Détection des crêtes ? Quelques compromis existent avec ce mode d'acquisition. Premièrement, la fréquence d'échantillonnage maximale absolue de l'oscilloscope est limitée. Deuxièmement, les points stockés NE SONT PAS régulièrement espacés. C'est un critère important

Figure 45 Le mode d'acquisition Détection des crêtes capture sans problème les impulsions transitoires étroites sur le signal sinusoïdal lent



du théorème d'échantillonnage de Nyquist. Pour cette application de mesure particulière, l'utilisation du mode Détection des crêtes constitue un bon choix. Cependant, pour les autres applications de mesure, le mode Détection des crêtes peut ne pas être le meilleur mode d'acquisition.

Pour en savoir plus sur l'échantillonnage en temps réel de l'oscilloscope, reportez-vous au document Keysight : « Evaluating Oscilloscope Sample Rates vs Sampling Fidelity ». Cette note d'application est reprise à la fin de ce document avec les instructions de téléchargement.



Laboratoire n°15 : Utilisation de la mémoire segmentée pour capturer plus de signaux

Comme vous l'avez appris dans le précédent laboratoire, tous les oscilloscopes ont une mémoire d'acquisition limitée. La mémoire d'acquisition de votre oscilloscope détermine la durée de temps qu'il peut capturer en utilisant une fréquence d'échantillonnage rapide. Vous pouvez toujours capturer une longue durée en configurant simplement la base de temps sur un paramètre s/div long. Cependant, l'instrument peut réduire automatiquement sa fréquence d'échantillonnage afin de capturer une période longue, ce qui réduit les détails d'acquisition du signal et la résolution des mesures. Le mode d'acquisition Mémoire segmentée constitue une autre solution pour optimiser la mémoire et la fréquence d'échantillonnage, notamment lors d'une tentative de capture de plusieurs signaux avec un rapport cyclique faible. Essayons maintenant de capturer et d'afficher une rafale de radar simulé avec un rapport cyclique faible.




4 Dans le menu Signaux démo, double-cliquez sur le signal Rafale HF pour l'activer.

5 Réglez le paramètre V/div de la voie 1 sur 500,0 mV/d iv.


7 Réglez le déclenchement de l'instrument sur +900 mV environ (~2 divisions au-dessus du centre de l'écran).

8 Appuyez sur le bouton [Intensity] Intensité (sous le bouton Entrée) et réglez l'intensité de la trace du signal sur 100 % au moyen du bouton Entrée.

Une seule rafale de signaux sinusoïdaux semblable à la Figure 46 doit être affichée. Réglons à nouveau l'échelle de la base de temps afin d'essayer de capturer quelques rafales.



9 Réglez la base de temps de l'oscilloscope sur 10000 ms/d iv.

Lorsque nous essayons de capturer plusieurs rafales HF séparées de 4.0 ms, l'oscilloscope réalise des sous-échantillons et affiche des amplitudes variables du signal (voir Figure 47). À nouveau, cela s'explique par le fait que l'instrument a automatiquement réduit sa fréquence d'échantillonnage afin de capturer une période de temps plus longue avec sa mémoire d'acquisition limitée (les modèles 3000 X-Series ont une mémoire supérieure à celle des modèles 2000 X-Series). Faisons un zoom et examinons de plus près ces données sous-échantillonnées.

Figure 46 Capture et affichage d'une rafale HF à 200.0 ns/div



10 Appuyez sur [Run/Stop] Marche/Arrêt pour arrêter les acquisitions répétitives (la touche [Run/Stop] Marche/Arrêt devient rouge).

11 Réglez maintenant la base de temps de l'oscilloscope sur 200,0 ns/d iv..

Après avoir acquis le signal avec une base de temps plus lente et avoir effectué un zoom, nous voyons clairement que notre signal a été sous-échantillonné. Les signaux triangulaires le prouvent (voir Figure 48). N'oubliez pas qu'il s'agit d'une rafale de signaux sinusoïdaux.

Figure 47 Capture de plusieurs signaux de rafale HF avec une base de temps plus lente



Même si l'utilisation du mode Détection des crêtes a permis de mesurer plus précisément l'amplitude des crêtes de chaque rafale au moment de leur capture avec une base de temps plus longe (Figure 47), nous constatons que le signal est toujours sous-échantillonné après un zoom sur une trace stockée. Une autre solution serait d'acheter un oscilloscope avec une mémoire beaucoup plus importante. Mais le département de physique de votre université ne peut peut-être pas se permettre cette solution. Utilisons maintenant le mode d'acquisition Mémoire segmentée de l'instrument pour capturer plusieurs rafales avec une résolution élevée.

12 Appuyez sur [Run/Stop] Marche/Arrêt pour recommencer des acquisitions répétitives avec la base de temps toujours réglée sur 200.0 ns/div (la touche [Run/Stop] Marche/Arrêt doit être verte).

13 Appuyez sur la touche [Acquire] Acquérir de la face avant (sous le bouton Curseurs) ; appuyez ensuite sur la touche Segmentée.

14 Appuyez sur Nb segments et réglez-le sur 25.

15 Appuyez maintenant sur la touche Segmentée pour activer ce mode d'acquisition.

L'oscilloscope doit avoir capturé 25 occurrences consécutives de cette rafale. Analysons-les.

Figure 48 Le zoom révèle un signal sous-échantillonné



16 Appuyez sur la touche Seg actif et tournez ensuite le bouton Entrée pour analyser les 25 signaux.

17 Réglez maintenant Seg actif = 25 au moyen du bouton Entrée (dernier segment/signal capturé).

En capturant des rafales consécutives de signaux avec un rapport cyclique faible, l'oscilloscope a également placé « des étiquettes de temps » sur chaque segment/signal afin de connaître le temps de capture du segment/signal par rapport au premier segment/signal capturé. Les étiquettes de temps sont affichées dans le coin inférieur gauche de l'écran. Le segment n° 25 doit avoir une étiquette de temps d'environ 96 ms avec une indication de l'heure (voir Figure 49). Le signal capturé doit également avoir une résolution très élevée étant donné que l'instrument a utilisé sa fréquence d'échantillonnage maximale pour capturer chaque signal. Si vous essayez de capturer une durée de ~100 ms (10 ms/div) au moyen du mode d'acquisition Normal de l'oscilloscope, ce dernier diminue considérablement sa fréquence d'échantillonnage et fournit une résolution d'échantillonnage très mauvaise sur chaque rafale.

L'acquisition Mémoire segmentée optimise la mémoire d'acquisition de l'oscilloscope en capturant uniquement les données des signaux autour de petites parties (ou segments) d'un signal (une courte rafale de signaux sinusoïdaux).

Figure 49 Utilisation de l'acquisition Mémoire segmentée pour capturer plus de signaux avec une résolution élevée



L'oscilloscope ne capture pas le temps mort du signal sans importance entre chaque rafale. L'acquisition Mémoire segmentée peut également être très utile pour capturer plusieurs séries de paquets de données numériques.



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4 Résumé

Documentation connexe Keysight / 90

Si vous avez suivi tous les laboratoires de ce guide et de ce didacticiel de laboratoire sur l'oscilloscope, vous devez maintenant bien connaître l'instrument et son fonctionnement Ils vous aideront non seulement à réaliser plus efficacement vos expériences sur des circuits et à avoir mieux comprendre les concepts théoriques, mais pourrez également déboguer vos conceptions et mettre vos produits plus rapidement sur le marché lorsque vous serez diplômé et que vous commencerez à utiliser des oscilloscopes pour vérifier et tester vos conceptions dans l'industrie. Pour en savoir plus sur les oscilloscopes et leurs mesures, Keysight fournit de nombreuses notes d'application à ce sujet reprises (page suivante).


4 Résumé

Documentation connexe Keysight

Pour télécharger ces documents, insérez la référence de publication dans l'URL : http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/xxxx-xxxxEN.pdf

Table 1 Documentation connexe Keysight

Titre Type de publication

Référence de publication

Evaluating Oscilloscope Fundamentals Note d'application 5989-8064EN

Evaluating Oscilloscope Bandwidths for your Applications

Note d'application 5989-5733EN

Evaluating Oscilloscope Sample Rates vs. Sampling Fidelity


Evaluating Oscilloscopes for Best Waveform Update Rates


Evaluating Oscilloscope Vertical Noise Characteristics Note d'application 5989-3020EN

Evaluating Oscilloscopes for Best Display Quality Note d'application 5989-2003EN

Evaluating Oscilloscopes to Debug Mixed-signal Designs


Evaluating Oscilloscope Segmented Memory for Serial Bus Applications


http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-8064EN.pdf








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DSO - Schéma de principe / 92Convertisseur analogique/numérique (ADC) / 92Bloc atténuateur / 93Bloc de tension continue de décalage / 93Bloc amplificateur / 93Comparateur de déclenchement et blocs de logique de déclenchement / 94Blocs de base de temps et de mémoire d'acquisition / 95Bloc de traitement numérique des signaux de l'écran (DSP) / 96



DSO - Schéma de principe

La Figure 50 présente le schéma de principe d'une voie d'acquisition d'un oscilloscope à mémoire numérique (DSO). Les blocs jaunes représentent les composants du système d'une seule voie d'acquisition (voie 1 ou voie 2). Les blocs bleus représentent les composants du système communs à toutes les voies d'acquisition (base de temps commune de l'oscilloscope et unité centrale).

Convertisseur analogique/numérique (ADC)

Au centre de ce schéma se trouve le convertisseur analogique/numérique (ADC). Le convertisseur analogique/numérique est le composant central de tous les oscilloscopes à mémoire numérique. Ce bloc convertit l'entrée analogique en une série de mots numériques. La plupart des oscilloscopes à mémoire numérique actuels utilisent des convertisseurs ADC sur 8 bits qui fournissent 256 niveaux/codes uniques de sortie numérique. Ces codes binaires numériques sont stockés dans la mémoire d'acquisition de l'oscilloscope. Nous aborderons ce sujet plus tard. Si le niveau d'entrée analogique sur le convertisseur est inférieur ou égal à –V, la sortie du convertisseur est alors 00000000 (0 décimal). Si le niveau d'entrée analogique sur le convertisseur est supérieur ou égal à –V, la sortie du

Figure 50 DSO - Schéma de principe

AtténuateurAmpli-ficateur

ADC 8 bits DSP écran

Écran de l’oscilloscope

Mémoired’acquisition

SystèmeUC

Système base temps

Logiquedécl.

Couplage décl.

Comp Décl.

BNC d'entrée

Tension continue de décalage

Niveau de déclenchement CC

Schéma de principe et théorie de fonctionnement de l'oscilloscope A


convertisseur est alors 11111111 (255 décimal). Si le niveau d'entrée analogique sur le convertisseur est égal à 0.0 V, la sortie du convertisseur est alors 10000000 (128 décimal).

Afin d'obtenir des mesures avec la meilleure résolution et la meilleure précision, l'entrée du convertisseur doit être adaptée à sa plage dynamique (± V). Même si la plage dynamique d'entrée est limitée et basée sur ses tensions de référence (± V), les oscilloscopes doivent pouvoir capturer une large plage dynamique des signaux, y compris des signaux d'entrée de niveau élevé et faible. La mise à l'échelle de l'entrée analogique du convertisseur pour correspondre à sa plage dynamique est réalisée par la fonction combinée de l'atténuateur, de la tension continue de décalage et des blocs amplificateurs dont nous parlerons plus tard.

Bloc atténuateur

Le bloc atténuateur est à la base un réseau de diviseurs de résistance utilisé pour mettre le signal d'entrée à l'échelle afin qu'il corresponde au convertisseur et à l'amplificateur analogique à gain variable de l'oscilloscope. Lors de l'entrée d'un signal d'entrée de niveau élevé (ex. 40 Vpp), le niveau du signal doit être réduit (atténué). Un faible signal d'entrée (ex. 10 mVpp) passe alors par l'amplificateur sans atténuation (1:1). Lorsque vous modifiez le paramètre V/div de l'oscilloscope, vous entendez des déclics qui proviennent des relais mécaniques qui commutent différents réseaux de diviseurs de résistances. Le bloc atténuateur se charge également la commutation de l'impédance d'entrée sélectionnable par l'utilisateur (1 MΩ ou 50 Ω) ainsi que du couplage des entrées CA ou CC.

Bloc de tension continue de décalage

Lors de l'entrée d'un signal avec une tension continue de décalage (ex. signal numérique oscillant entre 0 V et 5 V), si nous souhaitons afficher ce signal au centre de l'écran de l'oscilloscope, une tension continue de décalage interne de la polarité opposée doit être ajoutée au signal afin de le décaler pour qu'il corresponde à la plage dynamique du convertisseur ADC. L'autre solution est de sélectionner le couplage CA pour éliminer la composante CC du signal d'entrée.

Bloc amplificateur

La dernière opération de traitement analogique pour mettre le signal d'entrée à l'échelle afin qu'il corresponde à la plage dynamique du convertisseur ADC se trouve au niveau de l'amplificateur à gain variable. Pour un très faible signal d'entrée, vous devez normalement régler le paramètre V/div avec une valeur relativement faible. Avec un faible paramètre V/div, le signal passe alors de l'atténuateur pour aller directement à l'amplificateur sans atténuation (gain=1) ; l'amplificateur augmente (gain >1) l'amplitude du signal afin de bénéficier de la plage dynamique complète du convertisseur. Pour un signal d'entrée très élevé,



vous devez normalement régler le paramètre V/div sur avec une valeur relativement élevée. Avec un paramètre V/div élevé, l'atténuateur affaiblit d'abord le signal d'entrée (gain < 1) pour qu'il corresponde à la plage dynamique de l'amplificateur ; l'amplificateur affaiblit encore le signal (gain <1) pour qu'il corresponde à la plage dynamique du convertisseur.

Lorsque vous sélectionnez un paramètre V/div particulier, l'oscilloscope détermine automatiquement l'atténuation nécessaire dans le bloc atténuateur et le gain nécessaire (ou éventuellement l'atténuation supplémentaire) dans le bloc amplificateur. Vous pouvez considérer le bloc de l'atténuateur, le bloc de tension continue de décalage et le bloc amplificateur comme un bloc de traitement du signal d'entrée analogique qui conditionne linéairement un signal représentant le signal d'entrée pour qu'il corresponde à la plage dynamique du convertisseur ADC en fonction du paramètre V/div et du décalage de cette voie particulière de l'oscilloscope.

Comparateur de déclenchement et blocs de logique de déclenchement

La fonction du comparateur de déclenchement et des blocs de logique de déclenchement est d'établir un instant unique sur le signal d'entrée (ou une combinaison de plusieurs signaux d'entrée) sur lequel une acquisition synchronisée est établie. A la fin du laboratoire 2 de ce document (Découverte des principes de base du déclenchement de l'oscilloscope), vous comprendrez mieux le principe du déclenchement.

Supposons que votre signal d'entrée soit un signal sinusoïdal et que vous souhaitiez déclencher des acquisitions sur le front montant du signal au niveau de 50 %. Dans ce cas, la sortie non inversée du comparateur de déclenchement est un signal carré avec un rapport cyclique de 50 %. Si vous réglez le niveau de déclenchement supérieur à 50 %, la sortie non inversée du comparateur de déclenchement est inférieure à 50 %. Inversement, si vous réglez le niveau de déclenchement inférieur à 50 %, la sortie non inversée est alors supérieure à 50 %. Si le déclenchement se base sur une intersection du front positif d'une seule voix, le bloc de logique de déclenchement passe la sortie non inversée du comparateur de déclenchement pour aller au bloc de base de temps. Si vous avez sélectionné un déclenchement sur une intersection de front négatif d'une seule voie, le bloc de logique de déclenchement passe la sortie inversée du comparateur de déclenchement pour aller au bloc de base de temps. Le bloc de base de temps utilise ensuite le front montant du signal de déclenchement comme instant de synchronisation unique. Le déclenchement peut se baser sur de nombreuses autres variables y compris la qualification par rapport au temps et une combinaison de signaux d'entrée provenant de plusieurs voies d'entrée.

Schéma de principe et théorie de fonctionnement de l'oscilloscope A


Blocs de base de temps et de mémoire d'acquisition

Le bloc de base de temps contrôle le moment où l'échantillonnage du convertisseur ADC commence et s'arrête par rapport à l'événement de déclenchement. De plus, le bloc de base de temps contrôle la fréquence d'échantillonnage du convertisseur en fonction de la mémoire d'acquisition disponible et du paramètre de base de temps de l'oscilloscope. Par exemple, supposons que l'oscilloscope soit configuré pour déclencher exactement au centre de l'écran (paramètre par défaut) avec une base de temps de 1 ms/div. Supposons également pour plus de simplicité que la mémoire d'acquisition de l'oscilloscope est 1 000 points. Dans ces hypothèses, l'oscilloscope doit acquérir 500 points avant le déclenchement et 500 points après. Avec ce paramètre de base de temps, l'oscilloscope acquiert 1 000 points en 10 ms (1 ms/div x 10 divisions). Même si la fréquence d'échantillonnage maximale spécifiée de l'oscilloscope peut être de 2 GSa/s, avec ce paramètre de base de temps, le bloc de base de temps réduit la fréquence d'échantillonnage continu à 100 000 échantillons/s (Fréquence d'échantillonnage = Mémoire/Intervalle de temps = 1000 échantillons/10ms = 100 000 Sa/s).

Si vous appuyez sur la touche Run, le bloc de base de temps permet le stockage permanent des données numérisées dans la mémoire d'acquisition « circulaire » de l'oscilloscope à la fréquence d'échantillonnage adaptée (100 000 Sa/s). Alors que le bloc de base de temps incrémente l'adressage du tampon de la mémoire d'acquisition circulaire après chaque échantillon, il compte également le nombre d'échantillons prélevés jusqu'à 500 (si la capacité de la mémoire est de 1 000 points et si le déclenchement a lieu au centre de l'écran). Après avoir déterminé que 500 échantillons au minimum sont stockés (c'est-à-dire qu'au moins la moitié de la mémoire d'acquisition est remplie), le bloc de base de temps permet ensuite le déclenchement et commence à rechercher le premier front montant du comparateur de déclenchement de sortie (si le mode de déclenchement sur front unique est activé). Lors de la recherche de l'évènement de déclenchement, le stockage des acquisitions continue dans le tampon de la mémoire d'acquisition circulaire de l'oscilloscope. Si l'événement de déclenchement est très peu fréquent, les échantillons stockés peuvent en fait être supprimés en attendant cet événement, mais cela ne pose pas de problème. Lorsque l'événement de déclenchement est détecté, le bloc de base de temps commence alors à compter à nouveau jusqu'à 500. Lorsque 500 échantillons supplémentaires sont stockés, le bloc de base de temps désactive (arrête) l'échantillonnage. Les 500 derniers échantillons stockés représentent donc les points séquentiels sur le signal apparu après l'évènement de déclenchement, alors que les 500 points précédents représentent les points séquentiels sur le signal apparu avant cet évènement. À ce stade, le contrôle est transmis au bloc DSP de l'écran.

Même en utilisant un exemple de déclenchement au centre de l'écran, vous pouvez positionner le point de déclenchement à n'importe quel emplacement à l'aide de la commande de retard/position horizontale. Par exemple, si vous ajustez le retard de sorte que le point de déclenchement survient au point 75 % le long de l'axe horizontal (par rapport au côté gauche de l'écran), le bloc de base de temps



règle alors le compteur pour stocker d'abord 750 points (dans l'hypothèse où la capacité de la mémoire est de 1000 points) avant d'activer le déclenchement et capture ensuite 250 points supplémentaires après la détection de l'événement de déclenchement.

Bloc de traitement numérique des signaux de l'écran (DSP)

Lorsqu'une acquisition est terminée, le bloc DSP de l'écran acquiert alors les données stockées dans la mémoire d'acquisition dans une séquence dernier entré / premier sorti. Le bloc DSP de l'écran peut non seulement réaliser rapidement le traitement numérique des signaux sur les données stockées (ex. filtre de reconstruction numérique Sin(x)/x), mais peut également « transférer » (pipeline) les données stockées et/ou traitées dans la mémoire d'affichage des pixels de l'oscilloscope. Lorsque les données ont été « extraites » de la mémoire d'acquisition, le bloc DSP signale au bloc de base de temps qu'il peut commencer une autre acquisition.

Les générations précédentes des oscilloscopes à mémoire numérique (DSO) ne comportaient pas de bloc DSP explicite. Cette fonction était habituellement gérée par l'unité centrale de l'oscilloscope, mais avec une efficacité bien moindre qui produisait des cadences de rafraîchissement des signaux beaucoup plus faibles. Avec le traitement DSP personnalisé de l'écran, certains DSO actuels peuvent actualiser les signaux à la cadence de 1 000 000 signaux/s.

Pour en savoir plus sur les principes fondamentaux des oscilloscopes, téléchargez la note d'application Keysight Evaluating Oscilloscope Fundamentals (Évaluation des principes fondamentaux des oscilloscopes). Cette publication est indexée dans la section « “Documentation connexe Keysight » de ce document avec les instructions de téléchargement.

97



Définition de la bande passante d'un oscilloscope / 98Bande passante nécessaire pour les applications analogiques / 100Bande passante nécessaire pour les applications numériques / 101Comparaisons des mesures d'horloges numériques / 104

Les oscilloscopes ont de nombreuses spécifications différentes qui déterminent la précision de la capture et de la mesure des signaux. La première spécification d'un oscilloscope est sa bande passante. Les oscilloscopes que vous utilisez dans des laboratoires en tant qu'élève-ingénieur ont probablement une bande passante suffisante pour la plupart, voire la totalité, des expériences que votre professeur vous demande de réaliser. Lorsque vous obtiendrez votre diplôme d'ingénieur et que vous travaillerez dans l'industrie électronique, vous devrez plus que probablement sélectionner un oscilloscope parmi un ensemble d'instruments de votre société afin de réaliser des tests sur vos conceptions ou il vous sera peut-être demandé d'évaluer différents oscilloscopes en vue d'un achat. Ce didacticiel sur la bande passante de l'oscilloscope fournit des conseils utiles sur la façon de sélectionner un instrument ayant la bande passante adaptée vos applications numériques et analogiques. Définissons d'abord la bande passante d'un oscilloscope.



Définition de la bande passante d'un oscilloscope

Tous les oscilloscopes ont une réponse en fréquence passe-bas qui diminue aux fréquences plus élevées (voir Figure 51). La plupart des oscilloscopes ayant une bande passante inférieure ou égale à 1 GHz ont habituellement ce que l'on appelle une réponse en fréquence gaussienne. La réponse en fréquence gaussienne de l'oscilloscope se rapproche d'un filtre passe-bas unipolaire que vous avez peut-être déjà étudié sur certains circuits et peut-être représenté graphiquement dans une relation de Bode.

La fréquence la plus faible d'atténuation du signal d'entrée de 3 dB est considérée comme la bande passante de l'oscilloscope (fBP). L'atténuation du signal à la fréquence -3 dB se traduit en une erreur d'amplitude d'environ -30 %. En d'autres termes, si vous entrez un signal sinusoïdal 1 Vp-p / 100 MHz dans un oscilloscope ayant une bande passante de 100 MHz, la tension crête / crête mesurée à l'aide de cet instrument se situe dans une fourchette d'environ 700 mVp-p (-3 dB = 20 Log [0.707/1.0]). Vous ne devez donc pas vous attendre à effectuer des mesures précises sur des signaux dont les fréquences élevées sont proches de la bande passante de votre oscilloscope.

Le temps de montée de l’oscilloscope est étroitement lié à sa bande passante. Les oscilloscopes ayant une réponse en fréquence gaussienne présentent un temps de montée approximatif de 0,35/fBP sur la base d’un critère compris entre 10% et 90%. Vous devez cependant vous rappeler que le temps de montée d'un oscilloscope n'est pas la vitesse de front la plus rapide qu'il peut mesurer précisément. Il s'agit de la vitesse de front la plus rapide qu'il peut éventuellement produire si le signal d'entrée a un temps de montée théorique d'une rapidité infinie

Figure 51 Réponse en fréquence gaussienne d'un oscilloscope

Bande passante de l'oscilloscope - Didacticiel B


(0 ps). Même si cette spécification théorique est impossible à tester dans la pratique (étant donné que les générateurs d'impulsion n'ont pas de fronts avec une rapidité infinie), vous pouvez tester le temps de montée de votre oscilloscope en entrant une impulsion dont la vitesse des fronts est 5 à 10 fois plus rapide que la spécification de temps de montée de l'instrument.



Bande passante nécessaire pour les applications analogiques

Il y a des années, les fabricants d'oscilloscopes prescrivaient une bande passante de l'instrument moins trois fois plus élevée que la fréquence maximale du signal d'entrée. Cette recommandation empirique est peut-être celle dont votre professeur se souvient. Même si ce facteur de multiplication « 3X » ne s'applique pas aux applications numériques basées sur des fréquences d'horloge ou des vitesses de front, elle s'applique aux applications analogiques telles que les signaux HF modulés. Pour comprendre ce facteur de multiplication, examinons la réponse en fréquence réelle d'un oscilloscope ayant une bande passante de 1 GHz.

La Figure 52 représente un test de réponse en fréquence (1 MHz à 2 GHz) mesuré sur un oscilloscope Keysight de bande passante 1 GHz. Comme vous le constatez, à 1 GHz exactement, la sortie mesurée (signal sur l'écran de l'oscilloscope) est atténuée d'un peu moins de 3 dB (Vo/Vi > 0.7). Pour effectuer des mesures précises sur des signaux analogiques, vous devez utiliser l'oscilloscope dans la partie relativement plate de la bande de fréquences avec une atténuation minimale. À environ un tiers de la bande passante de 1 GHz de l'oscilloscope, l'instrument affiche une atténuation très faible (-0.2 dB).

Figure 52 Réponse en fréquence réelle sur un oscilloscope Keysight de bande passante 1 GHz



Bande passante nécessaire pour les applications numériques

La grande majorité des ingénieurs diplômés d'aujourd'hui se consacreront à des applications numériques lorsqu'ils entreront dans l'industrie de l'électronique. Les fréquences d'horloge numérique et les liaisons de données en série dans des fourchettes de plusieurs gigabits/s sont très fréquentes à l'heure actuelle.

Méthode empirique

D'après la méthode empirique, la bande passante de votre oscilloscope doit être au moins cinq fois plus élevée que la fréquence d'horloge numérique la plus rapide du circuit mesuré. Si votre oscilloscope remplit cette condition, il peut capturer jusqu'à la cinquième harmonique avec une atténuation minimale du signal. Cette composante du signal est très importante pour déterminer la forme globale des signaux numériques.

Si vous devez effectuer des mesures précises sur des fronts rapides, cette formule simple ne tient pas compte des composantes de fréquence plus élevée dans les fronts montants et descendants rapides.

Etape1: Déterminer les vitesses de front les plus élevées

Une méthode plus précise pour déterminer la bande passante nécessaire consiste à vérifier la fréquence maximale de vos signaux numériques, qui n'est pas la fréquence d'horloge maximale. La fréquence maximale se base sur les vitesses de front les plus élevées de vos conceptions. La première chose à faire est de déterminer les temps de montée et de descente de signaux les plus rapides. Ces informations sont généralement disponibles dans les spécifications publiées pour les appareils utilisés dans vos conceptions.

Etape2: Calculer finflexion

Vous pouvez ensuite utiliser une simple formule pour calculer la composante de fréquence « pratique » maximale. Le Dr. Howard W. Johnson a rédigé un livre sur ce sujet : « High-speed Digital Design – A Handbook of Black Magic ». 1 Il fait référence à cette composante de fréquence en tant que fréquence « d'inflexion » (finflexion). Tous les fronts rapides ont un spectre infini de composantes de fréquence. Toutefois, il existe une inflexion (un « coude ») dans le spectre de fréquences des fronts rapides pour laquelle les composantes fréquentielles supérieures à finflexion sont négligeables dans la détermination de la forme du signal.

fBW >= 5 x fclk



Pour les signaux ayant des temps de montée basés sur les seuils 10 % à 90 %, finflexion est égale à 0,5 divisé par le temps de montée du signal. Pour les signaux ayant des temps de montée basés sur les seuils 20 % à 80 %, très fréquents dans la plupart des spécifications des appareils actuels, finflexion est égale à 0,4 divisé par le temps de montée du signal. Ne confondez pas ces temps de montée avec le temps de montée propre de l'oscilloscope. Nous parlons des vitesses de front des signaux réels.

Etape3: Calculer la bande passante de l'oscilloscope

La troisième étape détermine la bande passante de l'oscilloscope nécessaire pour mesurer ce signal, en fonction de la précision souhaitée au moment de mesurer le temps de montée et de descente. La Table 2 illustre le facteur de multiplication pour différentes précisions des oscilloscopes avec une réponse en fréquence gaussienne.

Exemple

Examinons maintenant cet exemple simple :

Si le signal a un temps de montée/descente d'environ 1 ns (sur un critère de 10 % à 90 %), la composante de fréquence pratique maximale (finflexion) du signal est approximativement égale à 500 MHz.

finflexion = 0,5/RT (10 % 90 %)

finflexion = 0,4/RT (20 % 80 %)

Table 2 Facteurs de multiplication pour calculer la bande passante nécessaire en fonction de la précision voulue

Précision exigée Bande passante nécessaire

20% fBP = 1.0 x finflexion

10% fBP = 1.3 x finflexion

3% fBP = 1,9 x finflexion

Déterminez la bande passante minimale requise d'un oscilloscope avec une fréquence en réponse gaussienne pour mesurer un temps de montée de 1 ns (10-90 %)

finflexion = 0,5/1 ns = 500 MHz



Si pouvez tolérer des erreurs de 20 % maxi sur le temps pour les mesures paramétriques du temps de montée et de descente de vos signaux, vous pourrez utiliser un oscilloscope ayant une bande passante de 500 MHz pour vos applications de mesure numérique. Si vous avez besoin d'une précision sur le temps dans une fourchette de 3 %, un oscilloscope avec une bande passante de 1 GHz est un choix plus adapté.

Effectuons maintenant quelques mesures sur un signal d'horloge numérique ayant des caractéristiques semblables à cet exemple au moyen d'oscilloscopes ayant des bandes passantes différentes....

Précision temps de 20 % sur le temps :Bande passante de l'oscilloscope = 1.0 x 500 MHz = 500 MHz

Précision de 3 % sur le temps : Bande passante de l'oscilloscope = 1,9 x 500 MHz = 950 MHz



Comparaisons des mesures d'horloges numériques

La Figure 53 présente les résultats du signal pour la mesure d'un signal d'horloge numérique de 100 MHz avec des vitesses de front élevées au moyen d'un oscilloscope ayant une bande passante de 100 MHz. Comme vous le constatez, cet oscilloscope traverse la fréquence fondamentale de 100 MHz de ce signal d'horloge et le représente comme un signal sinusoïdal approximatif. Un oscilloscope de 100 MHz peut être une solution adaptée à la plupart des conceptions 8 bits basées sur des microcontrôleurs avec des fréquences d'horloge comprises entre 10 MHz et 20 MHz. Une bande passante de 100 MHz est clairement insuffisante pour ce signal d'horloge numérique de 100 MHz.

Avec un oscilloscope de bande passante 500 MHz, la Figure 54 montre qu'il peut capturer jusqu'à la cinquième harmonique, qui constituait notre première recommandation empirique. Mais lorsque nous mesurons le temps de montée, nous constatons que l'oscilloscope mesure environ 750 ps. Dans ce cas, l'oscilloscope ne réalise pas une mesure très précise du temps de montée de ce signal. Il mesure en fait quelque chose qui se rapproche de son propre temps de montée (700 ps) et non du temps de montée du signal d'entrée, proche de 500 ps. Nous avons besoin d'un oscilloscope ayant une bande passante plus élevée pour cette application de mesure numérique si les mesures de temps sont importantes.

Figure 53 Signal d'horloge numérique de 100 MHz capturé sur un oscilloscope ayant une bande passante de 100 MHz



Lorsque nous utilisons un oscilloscope de bande passante 1 GHz pour capturer cette horloge numérique de 100 MHz, nous obtenons une image bien plus précise de ce signal (voir Figure 55). Nous pouvons mesurer des temps de montée et de descente plus rapides, observer moins de suroscillation et des réflexions subtiles que la bande passante plus faible a cachées.

Figure 54 Signal d'horloge numérique de 100 MHz capturé sur un oscilloscope ayant une bande passante de 500 MHz



Ce didacticiel sur la bande passante de l'oscilloscope a présenté des instruments présentant une réponse en fréquence gaussienne. C'est une caractéristique habituelle des oscilloscopes ayant une bande passante inférieure ou égale à 1 GHz. De nombreux oscilloscopes ayant une bande passante plus élevée présentent une réponse en fréquence avec une caractéristique plus précise. Avec ce type de réponse en fréquence, les fréquences intrabandes (fréquences inférieures à la fréquence de -3 dB) sont atténuées, alors que les fréquences hors bande (fréquences supérieures à la fréquence de -3 dB) sont supprimées à un degré plus élevé. Ce type de réponse en fréquence, qui commence à se rapprocher d'un filtre « coupe-tout » idéal, est parfois appelé « réponse en fréquence totalement plate ». Les formules de calcul de la bande passante nécessaire sur

ces oscilloscopes à bande passante élevée (> 1 GHz) sont différentes de celles présentées dans ce didacticiel. Pour en savoir plus sur la bande passante de l'oscilloscope, vous pouvez télécharger la note d'application Keysight : « Evaluating Oscilloscope Bandwidths for your Application ». Cette publication est indexée dans la section « Documentation connexe » de ce document avec les instructions de téléchargement.

1 High-Speed Digital Design, A Handbook of Black Magic, Howard Johnson, Martin Graham, 1993, Prentice Hall PTD, Prentice-Hall, Inc, Upper Saddle River, New Jersey 07458

Figure 55 Signal d'horloge numérique de 100 MHz capturé sur un oscilloscope ayant une bande passante de 1 GHz


Index

A

acquisition memory block, 95ADC block, 92ajustement, compensation des sondes, 41amplifier block, 93analog applications, required

bandwidth, 100analog-to-digital convertor (ADC), 92attenuator block, 93

B

bandwidth, oscilloscope, 97block diagram, oscilloscope, 92Bouton de commande Entrée, 13brick-wall filter, 106

C

capacité de charge, 44capacité de compensation, 42capacité inhérente/parasite, 39capacités parasites, 39charge de la sonde, 43commande/bouton du niveau de

déclenchement, 13Commandes horizontales, 12Commandes verticales, 12compensation des sondes, 40compensation, sonde, 40comptage des divisions, 21configuration, sauvegarde, 34Courbe de Lissajous, 72curseurs, 20

D

DC offset block, 93déclenchement, 23déclenchement auto, 26déclenchement sur impulsion

transitoire, 52déphasage, 72, 74digital applications, required

bandwidth, 101digital clock measurement

comparisons, 104digital storage oscilloscope, 92

Display DSP block, 96Documentation connexe Keysight, 90DSO, 7, 92DSOXEDK, 3durée d'inhibition du déclenchement, 48durée d'inhibition, déclenchement, 48

E

événement monocoup, 56

F

fastest edge speeds, 101Fichier de données du signal de

référence, 37fonction FFT, 76fonctions mathématiques des signaux, 74fréquence, 19

G

Gaussian frequency response, 98, 106générateurs de fonctions, 45

H

hystérésis de déclenchement, 31

I

image, sauvegarde, 34incrément automatique, 35instant de déclenchement, 24intensité du signal, 14introduction, 3

K

Kit de formation de l'enseignant (DSOXEDK), 3

knee frequency, 101

M

maximally-flat frequency response, 106maximum du signal, 61mémoire d'acquisition, 78mesure du temps de descente, 61mesure du temps de montée, 61mesure Instantané Tout, 63mesure paramétrique automatique, 59mesure paramétrique, automatique, 59mesure, paramétrique automatique, 59mesures à déclenchement périodique, 65mesures des paramètres d'une impulsion

numérique, 61mesures du temps de propagation de

phase, 70mode balayage retardé de base de

temps, 67Mode d'acquisition Mémoire

segmentée, 85Mode d’acquisition Moyennage, 32Mode de déclenchement Auto, 27Mode de déclenchement Normal, 27Mode de déclenchement normal pour un

événement monocoup, 56Mode de déclenchement sur la largeur

d'impulsion, 52Mode Détection des crêtes, 79modèle électrique d'une

sonde passive 10:1, 9MSO, 7

N

Note à l'intention du professeur des élèves-ingénieurs et des étudiants en physique, 3

O

opérations mathématiques sur les signaux, 74

oscilloscope, 7oscilloscope à mémoire numérique, 7oscilloscope à signaux mixtes, 7oscilloscope bandwidth, 97oscilloscope bandwidth required, 102oscilloscopes analogiques, 7


Index

P

période, 19plage dynamique, 10practical frequency component, 101

R

rafale, 48rejet des hautes fréquences, 30rejet du bruit, 31rémanence infinie, 53rémanence, infinie, 53required bandwidth for analog

applications, 100required bandwidth for digital

applications, 101retard/position, 24rise time specification, oscilloscope, 98

S

sauvegarder un signal, 34sauvegarder une configuration, 34sauvegarder une image, 34sensibilité de déclenchement, 31seuils de mesure, 62seuils de tension, 61seuils pour les mesures, 61signal de domaine des fréquences, 76signal de domaine temporel, 76signal, sauvegarde, 34sommet du signal, 61sonde différentielle active, 9sondes de l'oscilloscope, 9sondes passives

de tension 10:1, 9sondes, oscilloscope, 9

T

tension crête à crête, 19Théorème d'échantillonnage de Nyquist, 81timebase block, 95touches de fonction, 13trigger comparator and trigger logic

blocks, 94

Z

zoom de la base de temps, 67

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Disponible uniquement au format électroniqueNovembre 2012

*54702-97005*54702-97005www.keysight.com

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Kit de formation sur l'oscilloscope destiné à l'enseignant ...literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/54702-97005.pdf · Aucun autre appareil de test n'est nécessaire à part l'oscilloscope,