Les oscilloscopes sont des outils de test indispensables pour les ingénieurs et les techniciens, permettant de visualiser et d’analyser les formes d’ondes électriques. Grâce à leur capacité à détecter rapidement les anomalies dans un circuit électronique, ils jouent un rôle clé dans la fabrication, l’entretien et la réparation des appareils électroniques.
1. Qu’est-ce qu’un oscilloscope ?
Un oscilloscope est un instrument de mesure conçu pour visualiser et analyser les formes d’onde des signaux électriques. Il représente généralement les signaux de courant alternatif (AC) ou de courant continu pulsé (DC) sous forme de graphique. Sur cet affichage, le temps s’étend horizontalement, de gauche à droite, tandis que la tension instantanée est représentée verticalement.
2. Comment fonctionne un oscilloscope ?
Les oscilloscopes permettent de mesurer et d’analyser les caractéristiques liées au temps et à la tension :
Temps :
Fréquence et période
La fréquence correspond au nombre de répétitions d’une forme d’onde par seconde, tandis que la période représente la durée d’une seule répétition en secondes.
Rapport cyclique
Le rapport cyclique représente le pourcentage d’une période durant laquelle un signal est actif (positif ou négatif). Exprimé sous forme de ratio, il indique la proportion de temps où le signal est « allumé » par rapport au temps où il est « éteint » au cours d’une période donnée.
Temps de montée et de descente
Lorsqu’un signal passe d’un niveau bas à un niveau haut, on parle de temps de montée. Inversement, lorsqu’il descend d’un niveau haut à un niveau bas, on évoque le temps de descente. La mesure de ces transitions est cruciale pour évaluer la vitesse de réponse d’un circuit aux signaux.
Tension :
Amplitude
L’amplitude mesure l’ampleur d’un signal. L’amplitude crête à crête correspond à la différence absolue entre le point de tension le plus élevé et le point de tension le plus bas d’un signal. En revanche, l’amplitude de crête ne prend en compte que l’intensité du signal au-dessus de 0V.
Tensions maximales et minimales
Les oscilloscopes permettent de mesurer avec précision le niveau de tension d’un signal.
Tension moyenne
Il s’agit du calcul de la moyenne d’un signal dans son ensemble, ou bien de la moyenne de la tension maximale et minimale d’un signal.
3. À quoi sert un oscilloscope ?
Idéals pour les tests, le dépannage et la recherche, les oscilloscopes permettent de suivre l’évolution des signaux dans les circuits au fil du temps, d’examiner les cartes de circuits imprimés (CI), et d’identifier les défauts, les erreurs de synchronisation et les problèmes d’E/S. Tous les oscilloscopes mesurent la tension et le temps, mais associés à un transducteur (qui convertit un type d’énergie en un autre), ils peuvent mesurer presque n’importe quel paramètre.
Grâce à leur grande polyvalence, les oscilloscopes sont des outils essentiels pour de nombreux professionnels, notamment les techniciens automobiles, les chercheurs en laboratoire, les fabricants de téléphones portables et les ingénieurs des secteurs militaire et aéronautique. Ils sont également utilisés pour les tests de conformité, lorsque des produits doivent respecter des normes spécifiques.
Faciles à utiliser, les oscilloscopes sont disponibles dans une large gamme de modèles, offrant des fonctionnalités de base ou plus avancées, ce qui les rend adaptés tant aux professionnels qu’aux particuliers.
4. À quoi ressemble un oscilloscope ?
Les oscilloscopes numériques disposent de plusieurs caractéristiques visibles sur le panneau avant, telles que :
- Affichage – Il occupe une grande partie de l’avant de l’oscilloscope et sert à afficher la forme d’onde. Les écrans plus grands offrent une meilleure visibilité, permettant à l’utilisateur de suivre plus facilement les différents aspects de la forme d’onde.
- Connecteurs – Le panneau avant de l’oscilloscope comporte plusieurs connecteurs permettant de brancher les entrées de chaque voie. De nombreux oscilloscopes sont équipés de plusieurs voies, la plupart offrant deux voies, ce qui permet d’afficher simultanément deux signaux et ainsi d’effectuer des comparaisons.
- Commandes – Elles incluent les éléments suivants :
- Gain vertical / Sensibilité d’entrée du signal : mesuré en V/cm, où chaque division verticale correspond à une valeur spécifique en volts.
- Base temporelle : elle ajuste la vitesse à laquelle la trace se déplace horizontalement à travers l’écran.
- Déclenchement : il permet de stabiliser les formes d’onde répétitives, assurant ainsi une visualisation claire et stable. Les différents types de systèmes de déclenchement incluent le déclenchement sur front, le déclenchement sur seuil, le déclenchement sur pente et le déclenchement sur impulsion, chacun étant conçu pour répondre à des conditions spécifiques.
5. Éléments à considérer lors du choix d’un oscilloscope
Avec la grande variété d’oscilloscopes disponibles sur le marché, choisir le modèle le plus adapté à votre application peut s’avérer complexe. Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour sélectionner l’appareil qui répondra le mieux à vos besoins :
Type d’oscilloscope
Le mode d’utilisation de l’oscilloscope déterminera le modèle le plus adapté à vos besoins. Disponible en versions de table, portable et sur PC, la portabilité et la taille peuvent être des critères essentiels selon l’application prévue.
Bande passante
Étant donné que la gamme de fréquences mesurées par un oscilloscope peut varier considérablement, il est crucial que les professionnels de la maintenance s’assurent que l’appareil choisi dispose d’une largeur de bande appropriée. La largeur de bande nécessaire dépendra de l’utilisation prévue, et peut varier de 50 MHz à 100 GHz.
Taux d’échantillonnage
Le taux d’échantillonnage désigne le nombre d’échantillons qu’un oscilloscope peut acquérir par seconde. Les appareils ayant un taux d’échantillonnage plus élevé permettront d’afficher la forme d’onde de manière plus nette et précise.
Intégrité du signal
L’intégrité du signal d’un oscilloscope fait référence à sa capacité à représenter la forme d’onde avec exactitude. La précision des mesures dépend largement de la manière dont l’oscilloscope est utilisé.
Canaux
Les oscilloscopes disposent d’entrées qui peuvent être analogiques ou numériques. En général, un oscilloscope possède entre 2 et 4 canaux analogiques.
Compatibilité des sondes
Les sondes d’oscilloscope servent à connecter les oscilloscopes aux appareils à tester. Avec un large choix de sondes disponibles (actives et passives), il devient de plus en plus important de s’assurer que l’oscilloscope est compatible avec le type de sonde nécessaire pour des tests spécifiques.
Applications
Pour tester les circuits électriques et isoler les erreurs, les applications d’analyse des signaux, de décodage des protocoles et de test de conformité peuvent optimiser l’utilisation des oscilloscopes. Cependant, comme tous les oscilloscopes ne sont pas compatibles avec toutes les applications, il est essentiel de vérifier les applications compatibles afin de s’assurer que votre appareil peut prendre en charge la technologie dont vous avez besoin.
Fonctionnalités supplémentaires
Les oscilloscopes modernes offrent souvent une gamme de fonctionnalités supplémentaires en plus de leurs capacités standard. Selon l’utilisation prévue de l’appareil, certaines de ces fonctionnalités peuvent être particulièrement utiles, voire essentielles. Parmi celles-ci, on peut citer :
- Possibilité de stocker des formes d’onde pour une consultation ultérieure
- Possibilité d’afficher plusieurs formes d’onde simultanément pour faciliter la comparaison
- Analyse de spectre pour examiner les fréquences des signaux et détecter d’éventuelles anomalies
- Compatibilité avec plusieurs systèmes d’exploitation différents
- Affichages multicolores
- Possibilité de zoomer et de dézoomer pour une analyse plus précise
- Options d’alimentation sur batterie
6. Produits recommandés :
Distrelec propose à la vente une large gamme d’oscilloscopes issus de fabricants renommés tels que Keysight, Tektronix et Rohde & Schwarz.
Oscilloscopes Tektronix
Tektronix est un fournisseur de premier plan d’oscilloscopes de haute qualité, réputés pour leur fiabilité et leur performance. Tous les oscilloscopes de la marque bénéficient d’une expertise inégalée, de composants de qualité supérieure et d’un processus de contrôle rigoureux, quel que soit leur prix.
Les oscilloscopes Tektronix intègrent des technologies de pointe pour maximiser les performances, améliorer la précision et élargir les capacités, offrant ainsi aux utilisateurs les meilleurs résultats possibles. Découvrez les performances exceptionnelles de l’oscilloscope à signaux mixtes MSO de la série 4 de Tektronix dans la vidéo ci-dessous :
Oscilloscope à signaux mixtes, 4x 1GHz, 6.25 GSPS
L’oscilloscope MSO série 4 offre une meilleure visibilité des systèmes complexes grâce à des modèles à quatre et six voies, ainsi qu’un écran haute définition (1 920 x 1 080) de 13,3 pouces. Il se distingue par sa convivialité, avec une interface intuitive et un écran tactile capacitif.
Oscilloscope, 4x 200MHz, 2 Géch/s
La série TBS2000B est facile à utiliser et permet un apprentissage rapide. Équipée d’un écran couleur WVGA de 9 pouces, de 10 divisions verticales et de 15 divisions horizontales, elle offre aux utilisateurs une meilleure visibilité de leur signal et des résultats des mesures.
Oscilloscope Keysight
Les oscilloscopes Keysight sont des appareils de haute qualité qui fournissent des mesures fiables et professionnelles. Les appareils de test et de mesure de Keysight sont compatibles avec diverses sondes et accessoires d’adaptation Keysight, ce qui permet d’obtenir des solutions de test sur mesure pour une large gamme d’applications. En outre, des progiciels sont disponibles pour une analyse améliorée. L’offre de Keysight comprend différents types d’appareils, notamment des modèles de table, portatifs, portables et basés sur PC, ainsi que des séries populaires telles que DSOX, EDUX et InfiniiVision.
Oscilloscope InfiniiVision 4000G X DSO 4x 200MHz 5GSPS SPI
Dotés d’une technologie avancée et d’un grand écran, les oscilloscopes InfiniiVision 4000 X-Series offrent une bande passante allant de 200 MHz à 1,5 GHz. Avec le taux de mise à jour de formes d’onde inaltéré le plus élevé de l’industrie (1 000 000 de formes d’onde par seconde), vous pouvez être certain que même les plus petites erreurs de conception seront détectées.
Oscilloscope SBE InfiniiVision 1000X DSO 2x 50MHz 1GSPS LAN
Les oscilloscopes InfiniiVision 1000 X-Series de Keysight sont conçus pour offrir une technologie de haute qualité, éprouvée, à des prix remarquablement abordables.
Oscilloscope Rohde & Schwarz
Les oscilloscopes Rohde & Schwarz offrent des caractéristiques exceptionnelles, telles que le déclenchement numérique, une mémoire profonde, l’analyse de la réponse en fréquence (diagramme de Bode), le désenregistrement en temps réel, des taux de mise à jour rapides et un bruit particulièrement faible. Ils fournissent ainsi à leurs utilisateurs des solutions adaptées à certaines normes industrielles, tout en étant également efficaces pour des tests à usage général.
Oscilloscope RTB2000 MSO 4x 300MHz 1,25GSPS USB / Ethernet
Le R&S®RTB2000 est bien plus qu’un simple oscilloscope. Il intègre un voltmètre numérique, un générateur de formes d’ondes et de motifs, un analyseur logique et un analyseur de protocoles.
Des modes de fonctionnement intégrés sont spécialement conçus pour l’analyse de fréquence, les tests de masque et la collecte de données longues. Le débogage d’une large gamme de systèmes électroniques devient ainsi simple, efficace et abordable. De plus, il répond à l’exigence cruciale de protéger les investissements.
