Comment utiliser votre sonde d'oscilloscope : conseils pour les sondes d'oscilloscopes

Compensation des sondes d'oscilloscopes passives

La compensation d'une sonde passiveest essentielle pour assurer la précision et la fiabilitédes mesures de l'oscilloscope. Lorsqu'un oscilloscope est connecté à une sonde passive sans la bonne compensation, cela peut engendrer des représentations de forme d'onde distordues et imprécises. Cette distorsion devient particulièrement prononcée à des fréquences plus élevées, impactant la fidélité des signaux mesurés. En réglant précisément la capacité de la sonde à l'aide de la compensation, l'objectif est d'obtenir une réponse en fréquence précise et plate, en particulier sur la bande passante entière de l'oscilloscope.

Le processus de compensation implique l'ajustement de la capacité variabledans la sonde passive afin de contre-balancer la capacité d'entrée inhérente de l'oscilloscope. La plupart des oscilloscopes possèdent un générateur de formes carrées 1000 Hz intégré pour la compensation de sonde.

• Étape 1 :Connectez pointe de la sonde à la source de signal.
• Étape 2 :Connectez le cordon de masse de la sonde à la masse.
• Étape 3 :Configurez l'oscilloscope pour afficher la sortie de compensation de la sonde.
• Étape 4 :Insérez un outil non conducteur dans le petit trou dédié à la compensation de la sonde.
• Étape 5 :Tournez cet outil pour ajuster la capacité de la sonde jusqu'à ce l'onde carrée affichée soit aussi rectangulaire que possible.

Une sonde est correctement compensée lorsque les fronts haut du signal de compensation affiché sont plus ou moins horizontaux. Des sondes sur-compensées présentent un dépassement vers le haut sur le front du signal, alors que des sondes sous-compensées présentent un dépassement vers le bas sur le front. Pour résoudre cela, la capacité de compensation doit être ajustée jusqu'à ce que les fronts de la forme d'onde soient bien rectangulaires. Généralement, ce réglage fin ne nécessite qu'une petite rotation.

Utilisation de cordons de masse les plus courts possible avec des sondes passives d'oscilloscopes

Une autre astuce importante lors de l'utilisation de sondes passives est de réduire la longueur de la liaison de masse. Les sondes passives fonctionnent d'une panière “terminaison simple” : elles mesures la tension par rapport à la masse et nécessitent une solide connexion de masse. Cette connexion est généralement établie à l'aide d'un cordon de masse avec une pince crocodile, et il est important de garder ce cordon aussi court que possible. De longs cordons de masse introduisent une inductance dans le signal mesuré, impactant les composants haute fréquence et engendrant potentiellement un repliement, un dépassement haut ou un dépassement basau sein des signaux d'ondes carrées. On remarquera que lorsqu'un point de masse est disponible près du point de mesure, un cordon de masse à ressort peut réduire la longueur de la connexion de masse.

Sélection de la bonne impédance d'entrée

Maintenant, examinons la configuration de l'impédance d'entrée de la voie. Avec certains oscilloscopes, les utilisateurs ont la possibilité de choisir entre une impédance d'entrée de 50 ohms et 1 mégaohm. La sélection de l'impédance d'entrée pour correspondre à l'impédance de la source de signaux ou la configuration de sondage est appelée la “terminaison.” Cela est effectué sur chaque voie à l'aide de l'interface de l'oscilloscope. L'impédance “standard” pour une entrée d'oscilloscope est généralement réglée à 1 mégaohm, qui est le choix approprié lorsque l'on travaille avec des sondes passives.

Cependant, lorsque des sondes activesou une connexion directe utilisant un câble BNCsont impliquées, la terminaison optionnelles de 50 ohms devient pertinente. De nombreux instruments de test et mesure,ainsi que d'appareils RF, utilisent 50 ohms comme terminaison standard. La sélection de la bonne impédance d'entrée est essentielle car un mauvais réglage peut impacter l'amplitude du signal mesuré. Par exemple, un réglage de la terminaison à 1 mégaohm au lieu de 50 ohms pourrait engendrer l'observation d'une double tension par rapport à ce qui était attendu.

Enfin, il est important de garder à l'esprit que la tension d'entrée maximale de sécurité peut différer de manière significative entre les deux terminaisons. Le réglage de la terminaison à 50 ohms, contrairement à la terminaison 1 mégaohm, impose souvent un seuil plus faible pour la tension d'entrée maximale de sécurité. Certains oscilloscopes peuvent ne pas avoir de prise en charge native pour une terminaison 50 ohms, mais dans de tels cas, des adaptateurs spécifiquespeuvent être utilisés pour fournir la terminaison 50 ohms requise lorsque nécessaire.

Démagnétisation et réglage du zéro des sondes de courant

Portons notre attention sur les sondes de courant : il est important de savoir que le corps ferromagnétique d'une sonde a le potentiel de retenir le magnétisme ou le “flux”même en l'absence de courant. Il s'agit d'un phénomène classique qui se produit fréquemment après qu'une sonde ait été utilisée pour mesurer un courant qui a été appliqué puis coupé. Le magnétisme persistant peut introduire un décalageet influencer la précision de la mesure. Pour répondre à cela, la plupart des sondes de courant sont équipées d'une fonction de démagnétisation ou “degauss”, qui peut être activée directement sur la sonde ou à l'aide de l'interface utilisateur de l'oscilloscope.

Lorsqu'elle est activée, cette fonction génère une forme d'onde spécifique, créant un champ magnétique aléatoire qui “annule” tout magnétisme résiduel dans la sonde. Il s'agit généralement d'un processus très rapidequi ne prend que quelques secondes. Par conséquent, c'est une bonne idée de démagnétiser une sonde de courant avant le réglage du zéro et avant des mesures conduites.

Utilisation de plusieurs enroulements pour une meilleure sensibilité

Ici, une autre astuce concernant l'utilisation des sondes de courant : vous pouvez enrouler le conducteur à l'aide de la sonde plusieurs fois afin d'améliorer la sensibilité de mesure. La sensibilité de la sonde augmente linéairementavec le nombre de boucles. Par exemple, enrouler le conducteur quatre fois augmente la sensibilité par quatre. Puisqu'un oscilloscope ne peut pas déterminer automatiquement le nombre de boucles, vous devez saisir manuellementla valeur appropriée.

Ces boucles augmentent significativement l'impédance d'insertion ‒ par le carré du nombre de boucles ‒ mais l'impact sur les mesures à des niveaux faibles de courant est négligeable. L'augmentation de l'impédance d'insertion reste relativement faibleet n'affecte pas vraiment la précision de mesure.

Sondes de redressement pour des mesures de puissance

Pour des mesures de puissance, des sondes de courant sont souvent utilisées avec des sondes de tension. En effet, des évaluations de puissance précises nécessitent à la fois une mesure de tension et de courant. Cependant, les divergences dans les temps de propagation à travers les cordons de peuvent introduire un décalage de temps ou “skew” entre les formes d'ondes de la tension et du courant mesurés, engendrant potentiellement des lectures de puissance inexactes.

La solution consiste en des montages de redressement spécifiques, qui détectent et compensent le décalage en générant des impulsions de tension et courant alignées dans le temps. Ces impulsions synchronisées sont mesurées consécutivement par des sondes de tension et courant connectées. Si les formes d'ondes de test présentent un décalage, un redressement approprié ou une valeur de décalage de temps peuvent être saisis dans l'oscilloscope. Cette correction engendre le réalignement des formes d'ondes de courant et tension, améliorant ainsi la précision de mesure.

Utilisation de sondes différentielles pour des mesures flottantes

Les sondes oscilloscopes mesurent normalement la tension avec une référence à la terre; cela s'appelle une “mesure à terminaison unique.” Cependant, des “mesures différentielles” deviennent nécessaires si vous devez mesurer la tension sur des composants qui ne sont pas reliés à la terre. De telles mesures sont parfois appelées “mesures flottantes.”

Une manière d'effectuer une mesure différentielle implique l'utilisation de deux sondes à terminaison unique, en mesurant par rapport à la terre en deux points, puis en soustrayant ces tensions dans l'oscilloscope. Cela est appelé une mesure “quasi-différentielle”.

Une approche plus efficace consiste à utiliser une sonde différentielle dédiée équipée d'un amplificateur différentiel interne. Cette sonde produit une tension correspondant à la différence entre les tensions au deux points de connexion. Les sondes différentielles excellent dans les mesures flottantes pour plusieurs raisons :

• Elles peuvent mesurer la tension entre deux points quelconque.
• Elles proposent une précision plus élevée en réjection de bruit en mode commun, par exemple, un bruit qui est commun aux deux entrées.
• Elles jouent un rôle crucial dans les la protection des appareils et des opérateurs contre les courants élevés résultant de connexions à la terre accidentelles ou par inattention.

Utilisation des sondes actives pour des mesures difficiles

Notre dernière astuce : utiliser une sonde active pour les mesures plus exigeantes. Comme mentionné précédemment, les sondes actives possèdent des composants alimentés, généralement un transistor à effet de champ (FET)dans la pointe de la sonde. La conception des sondes actives engendre une capacité d'entrée significativement inférieureaux sondes passives. Cette capacité réduite propose deux avantages notables :

• Elle réduit le chargement du circuit, permettant une reproduction plus fidèle du signal mesuré sur l'oscilloscope et un impact moindre sur le fonctionnement du circuit.
• Elle fournit une bande passante plus élevée, crucial pour une mesure précise de signaux haut débit, en particulier ceux avec des composants haute fréquence tels que des ondes pulsées ou carrées.

De plus, certaines sondes actives peuvent appliquer un décalage supplémentaireau signal. Cette fonctionnalité est inestimable lors de la mesure de petits signaux AC superposés à des grands signaux DC, tels que l'ondulation d'une alimentation.