Un oscilloscope est un outil essentiel pour les ingénieurs électriciens et les amateurs. C’est un appareil de diagnostic puissant qui peut vous aider à mesurer, visualiser et analyser les formes d’onde, vous permettant de dépanner et de déboguer rapidement vos projets électroniques. Dans cet article de blog, nous allons découvrir les bases de l’utilisation d’un oscilloscope, y compris les parties d’un oscilloscope, la connexion et la configuration d’un oscilloscope, l’utilisation de l’oscilloscope pour mesurer la tension et les intervalles de temps, le dépannage avec un oscilloscope, le travail avec différentes formes d’onde d’oscilloscope, la compréhension des spécifications de l’oscilloscope, les différents types d’oscilloscopes, et des conseils et astuces pour l’utilisation d’un oscilloscope.
Qu'est-ce qu'un oscilloscope ?
Un oscilloscope est un appareil électronique utilisé pour mesurer et afficher les signaux de tension dans le temps. Il est utilisé dans une variété d’applications, telles que le dépannage des circuits électriques et électroniques, l’analyse des signaux provenant des systèmes de communication et l’étude des formes d’onde générées par le son. Il se compose d’un tube à rayons cathodiques (CRT) qui affiche la forme d’onde et de divers contrôles qui permettent à l’utilisateur
Parties d'un oscilloscope
Les principales parties d’un oscilloscope sont l’écran, l’entrée et le panneau de commande. L’écran est généralement un écran CRT ou LCD qui affiche la forme d’onde du signal mesuré. L’entrée est le connecteur utilisé pour recevoir le signal mesuré, tel qu’une prise BNC ou banane. Le panneau de commande est l’ensemble des boutons et des boutons utilisés pour contrôler l’oscilloscope.
Le panneau de commande comprend généralement des boutons et des boutons pour régler la base de temps, la plage de tension, le niveau de déclenchement et d’autres paramètres. Il comprend également une sélection d’entrées, telles que AC, DC et masse, qui peuvent être utilisées pour mesurer différents types de signaux.
Comment utiliser un oscilloscope ?
L’oscilloscope est depuis longtemps l’un des outils les plus efficaces pour tester les circuits électroniques. En observant les formes d’onde de tension et de courant des nœuds clés du circuit, vous pouvez vérifier visuellement si le circuit fonctionne normalement et vérifier si la conception est appropriée. Ceci est extrêmement utile pour améliorer la fiabilité. Bien sûr, l’analyse et le jugement corrects de la forme d’onde dépendent de l’expérience de l’ingénieur lui-même.
Connecter et configurer un oscilloscope
La première étape de l’utilisation d’un oscilloscope consiste à le connecter au signal à mesurer. Ceci se fait généralement avec un câble coaxial, qui est connecté à l’entrée de l’oscilloscope et à la source du signal. Une fois l’oscilloscope connecté au signal, il est temps de le configurer.
La configuration d’un oscilloscope est relativement simple. La première étape consiste à régler la base de temps, qui détermine le temps nécessaire à la forme d’onde pour se déplacer sur l’écran. Ceci se fait généralement avec un bouton sur le panneau de commande. Ensuite, la plage de tension doit être ajustée, ce qui détermine la tension maximale qui peut être mesurée. Enfin, le niveau de déclenchement doit être ajusté, ce qui détermine quand la forme d’onde commencera à être affichée sur l’écran.
Mesurer la tension et les intervalles de temps
Une fois l’oscilloscope configuré, il peut être utilisé pour mesurer la tension et les intervalles de temps. Pour mesurer la tension, réglez simplement le bouton de la plage de tension sur la plage de tension souhaitée, puis observez la forme d’onde affichée sur l’écran. La forme d’onde doit être un reflet précis du signal mesuré, et la tension peut être lue directement sur la forme d’onde.
Pour mesurer les intervalles de temps, réglez le bouton de la base de temps sur l’intervalle de temps souhaité, puis observez la forme d’onde. L’intervalle de temps peut être lu directement sur la forme d’onde et peut être utilisé pour mesurer la fréquence du signal mesuré.
Dépannage avec un oscilloscope
Les oscilloscopes sont également utiles pour le dépannage et le débogage des circuits. En connectant l’oscilloscope au circuit, il peut être utilisé pour observer la forme d’onde et identifier tout problème. Par exemple, si la forme d’onde ne s’affiche pas correctement, cela peut indiquer un problème avec le circuit. De même, si la forme d’onde n’est pas dans la plage attendue, cela peut indiquer un problème avec l’alimentation ou d’autres composants.
Travailler avec différentes formes d'ondes d'oscilloscope
En plus de mesurer la tension et les intervalles de temps, les oscilloscopes peuvent être utilisés pour mesurer une variété de formes d’ondes. Différents types de formes d’ondes incluent les ondes sinusoïdales, carrées, en dents de scie et triangulaires. En connectant l’oscilloscope à un circuit et en observant la forme d’onde, il peut être utilisé pour identifier tout problème avec le circuit.
Différents types d'oscilloscopes
Il existe une variété de différents oscilloscopes disponibles sur le marché, chacun avec ses propres caractéristiques et capacités uniques. Les types d’oscilloscopes les plus courants sont les oscilloscopes analogiques, numériques et à signaux mixtes.
Les oscilloscopes analogiques sont le type d’oscilloscope le plus basique, et ils sont généralement utilisés pour les mesures de base. Les oscilloscopes numériques sont plus avancés et peuvent mesurer des signaux plus complexes. Les oscilloscopes à signaux mixtes sont le type d’oscilloscope le plus avancé et peuvent mesurer à la fois les signaux analogiques et numériques.
Oscilloscopes analogiques
Un oscilloscope analogique est un équipement de test complet affiché via un oscilloscope à tube cathodique. Il peut tester l’amplitude, la fréquence, la période, la phase et d’autres paramètres du signal, et peut également analyser le signal dans le domaine temporel. Les types couramment utilisés comprennent à usage général, à double trace et à double balayage.
Avantages
- Bande passante en temps réel et affichage en temps réel
- Large plage dynamique
- Plusieurs formes d’onde simultanées
- Bande passante et précision élevées
- Longue durée de stockage de la mémoire
- Rentabilité
- Facile à utiliser et à comprendre
- Fournit un affichage précis des signaux
- Peut être utilisé pour mesurer la fréquence, la tension et d’autres paramètres
- Capable d’afficher plusieurs signaux
- Peut capturer des centaines de milliers de formes d’onde par seconde
- Facile à utiliser et simple à comprendre
- Peut être utilisé pour diagnostiquer et dépanner les circuits électriques
- Peut être utilisé pour tester divers composants et appareils
- Prise en charge des signaux de faible amplitude
- Prise en charge des signaux à fréquences très rapides et variables
- Peut mesurer et observer plusieurs signaux simultanément
- Peut être utilisé pour le débogage et le dépannage des circuits électroniques
Inconvénients
- Résolution inférieure à celle des oscilloscopes numériques
- Difficile de capturer des données avec précision
- Probabilité plus élevée d’interférences provenant de sources externes
- Moins convivial que les oscilloscopes numériques
- Bande passante limitée
- Niveaux de bruit élevés en raison des signaux basse fréquence
- Faible impédance d’entrée
- Plusieurs traces peuvent provoquer des interférences
- Configuration et fonctionnement complexes
- Capacité de mémoire limitée et vitesses de balayage lentes
Oscilloscope numérique
Un oscilloscope numérique est un équipement de test complet qui est d’abord mis en œuvre par le biais d’une conversion analogique/numérique, puis mis en œuvre avec des méthodes modernes de traitement du signal numérique. En plus des fonctions d’un oscilloscope analogique, il dispose généralement de fonctions telles que le traitement des données, le stockage et la transmission, et peut également effectuer une analyse temporelle voire fréquentielle du signal mesuré. Oscilloscopes numériques et oscilloscopes à échantillonnage couramment utilisés.
Avantages
- Petite taille, léger, facile à transporter, écran LCD
- Long temps pour stocker et analyser les formes d’onde
- Adapté à la mesure de signaux uniques et de basse fréquence
- Pas de phénomène de scintillement lors de la mesure de signaux de basse fréquence
- Plus de méthodes de déclenchement : pré-déclenchement, déclencheurs logiques, déclencheurs de largeur d’impulsion
- Puissante capacité de traitement des formes d’onde
Inconvénients
- Coût d’achat élevé
- Complexe à utiliser pour les utilisateurs débutants
- Temps de configuration plus long par rapport aux oscilloscopes analogiques
- Plage dynamique et temps de montée limités des oscilloscopes numériques
- Les signaux bruyants peuvent provoquer des erreurs dans les lectures
- Sensible aux interférences électromagnétiques
- Consommation d’énergie élevée
- Gamme de fréquences limitée
- Longueur d’enregistrement limitée
- Difficile de diagnostiquer les signaux de bas niveau
- Sensible aux interférences de bruit
- Nécessite des quantités importantes d’énergie
Spécifications de l'oscilloscope
Lors de l’achat d’un oscilloscope, il est important de comprendre les spécifications de l’appareil. Différents oscilloscopes ont différentes fonctionnalités et capacités, et la compréhension des spécifications peut vous aider à choisir l’oscilloscope adapté à vos besoins.
Les spécifications les plus importantes à prendre en compte sont la bande passante, la fréquence d’échantillonnage, la résolution et l’impédance d’entrée. La bande passante est la fréquence maximale que l’oscilloscope peut mesurer, et la fréquence d’échantillonnage est la vitesse à laquelle l’oscilloscope peut mesurer le signal. La résolution est la précision de la forme d’onde affichée, et l’impédance d’entrée détermine la tension que l’oscilloscope peut mesurer.
Conseils et astuces pour utiliser un oscilloscope
L’utilisation d’un oscilloscope peut être une tâche complexe, mais il existe quelques conseils et astuces qui peuvent vous aider à la simplifier. L’un des conseils les plus importants est de s’assurer que l’impédance d’entrée est correctement réglée pour le signal mesuré. Cela garantira que l’oscilloscope peut mesurer avec précision le signal sans être affecté par le bruit extérieur ou les interférences électriques.
Un autre conseil est de s’assurer que la base de temps est correctement réglée. Cela garantira que la forme d’onde est affichée correctement à l’écran. Enfin, il est important de régler correctement le niveau de déclenchement. Cela garantira que la forme d’onde est affichée au bon moment et avec la bonne amplitude.
FAQ
Le taux d’échantillonnage en temps réel est l’inverse de l’intervalle d’échantillonnage d’une acquisition (un déclenchement) de l’oscilloscope. On comprend que le niveau le plus élevé de l’industrie est l’utilisation simultanée de quatre canaux.
Le rapport entre la puissance active et la puissance apparente est appelé facteur de puissance, qui est représenté par COSφ. En fait, la méthode de mesure la plus simple consiste à mesurer la différence de phase entre la tension et le courant, et le résultat est le facteur de puissance.
La plupart des oscilloscopes numériques modernes disposent de fonctions FFT, et les systèmes mentionnés ci-dessus peuvent même pré-tester les harmoniques de courant conformément à la norme EN61000-3-2.
Holdoff (holdoff de déclenchement) signifie fermer temporairement le circuit de déclenchement de l’oscilloscope pendant une certaine période de temps (c’est-à-dire le temps de holdoff). Pendant cette période, l’oscilloscope ne se déclenchera pas même s’il y a un point de forme d’onde de signal qui répond à la condition de déclenchement. Dans l’oscilloscope numérique, il est également exprimé en pourcentage, ce qui signifie le pourcentage de la longueur d’enregistrement totale ou de l’écran total.
La meilleure façon est d’utiliser une sonde différentielle, le signal mesuré à ce moment-là est le plus réel et objectif ; s’il n’y a pas de sonde différentielle, vous pouvez utiliser deux sondes différentielles pour vous connecter aux deux canaux de l’oscilloscope (par exemple, Ch1, Ch2), puis utiliser les mathématiques pour calculer, obtenir la forme d’onde de ch1-ch2 et l’analyser. À ce moment-là, essayez de maintenir les deux sondes exactement identiques. L’échelle verticale (combien de volts par division) des deux canaux de l’oscilloscope est réglée de la même manière, sinon l’erreur sera importante.
La bande passante est l’indice de base de l’oscilloscope. C’est la même chose que la définition de la bande passante de l’amplificateur. C’est ce qu’on appelle le point -3dB, c’est-à-dire le point de fréquence lorsque la sinusoïde est ajoutée à l’entrée de l’oscilloscope et que l’amplitude s’atténue à 70,7 % de l’amplitude réelle, on parle de bande passante. C’est-à-dire que l’utilisation d’un oscilloscope avec une bande passante de 100 MHz pour mesurer une sinusoïde de 1 V et 100 MHz donnera une amplitude de seulement 0,707 V. Ceci ne concerne que les sinusoïdes. Par conséquent, lors du choix d’un oscilloscope, afin d’obtenir une certaine précision de mesure, nous devons choisir une bande passante qui soit 5 fois supérieure à la fréquence la plus élevée du signal.
Si le signal existe bien, mais que parfois l’oscilloscope peut le capturer et parfois non, cela peut être lié aux paramètres de l’oscilloscope. Généralement, si vous pouvez définir le mode de déclenchement de l’oscilloscope sur Normal, définir la condition de déclenchement sur déclenchement par front, ajuster le niveau de déclenchement à une valeur appropriée, puis définir le mode de balayage sur le mode unique, si cette méthode ne fonctionne pas, l’instrument peut généralement présenter un problème.
Conclusion
L’utilisation d’un oscilloscope peut sembler intimidante au début, mais avec un peu de pratique, cela peut devenir une seconde nature. En comprenant les bases de l’utilisation d’un oscilloscope, y compris les parties d’un oscilloscope, la connexion et la configuration d’un oscilloscope, l’utilisation de l’oscilloscope pour mesurer la tension et les intervalles de temps, le dépannage avec un oscilloscope, le travail avec différentes formes d’onde d’oscilloscope, la compréhension des spécifications de l’oscilloscope, les différents types d’oscilloscopes et les conseils et astuces pour l’utilisation d’un oscilloscope, il est possible d’apprendre rapidement les bases et de commencer à effectuer des mesures utiles.
