Types de sondes pour oscilloscopes

Les sondes passives

Les sondes passives sont caractérisées par leur simplicité et l'absence de composants actifs. Fonctionnant sans nécessiter d'alimentation externe, ces sondes sont fournies en standard avec la plupart des oscilloscopes et sont souvent interchangeables entre les différents modèles des fabricants. Peu chères et robustes, les sondes passives sont conviviales, ne nécessitant aucune configuration complexe. Leur simplicité d'utilisation les rend idéales pour les mesures de base de la tension – connectez simplement la sonde à l'oscilloscope, attachez le cordon de masse et vous êtes prêts à démarrer le sondage.

Avant d'effectuer les mesures avec une sonde passive, il est important de la compenser. La compensation de sonde est un processus d'étalonnage qui règle précisément le rapport des capacités à la fois sur la sonde et à l'entrée de l'oscilloscope. Des sondes non compensées peuvent engendrer des imprécisions de mesure, impactant des paramètres tels que l'amplitude et la forme d'impulsion. Par conséquent, il est essentiel d'effectuer la compensation de la sonde lors de l'utilisation d'une paire sonde / oscilloscope pour la première fois ou lors de mesures sensibles.

La procédure de compensation est simple :

• Connectez la sonde au signal de compensation intégré et à la masse de l'oscilloscope.
• Ajustez la capacité de compensation jusqu'à ce que le signal atteigne une forme d'onde rectangulaire.

Cela assure que la sonde représente précisément les caractéristiques du signal d'entrée, permettant des mesures précises et fiables.

Vous voulez en savoir plus ? Alors découvrez nos articles dédiés sur La compréhension des sondes passives pour oscilloscope et La compréhension de la compensation de sonde .

Sondes actives – sondes FET à terminaison simple

Une sonde active, comme le sous-entend le nom, intègre des composants actifs ou alimentés dans sa pointe de sonde. Le composant actif est généralement un transistor à effet de champ (FET). Un avantage remarquable des sondes actives est une charge minimale sur une large gamme de fréquence – grâce à la faible capacité d'entrée qui se traduit par une impédance d'entrée élevée. Cela assure des mesures précises sans affecter le circuit observé.

De plus, les sondes actives proposent l'avantage d'un décalage d'entrée élevé. En d'autres termes, une sonde active peut gérer des signaux qui ne sont pas centrés autour du zéro volts. Cette fonctionnalité est pratique lorsque vous traitez des signaux qui pourraient avoir une composante DC (courant direct) ou une référence non nulle.

Une sonde active possède généralement un connecteur propriétaire, qui permet à un oscilloscope de détecter et étalonner automatiquement la sonde. L'alimentation peut être fournie à l'aide de cette interface spécifique ou de manière externe. A noter que la plupart des sondes actives nécessitent un réglage de terminaison 50 ohms sur la voie de l'oscilloscope.

Sondes différentielles pour oscilloscopes

Les sondes différentielles sont conçues pour mesurer la différence de tension entre deux points dans un circuit. Elles fournissent deux entrées qui peuvent être connectées à divers points dans le circuits, sans nécessiter de référence de masse à un autre endroit. En utilisant un amplificateur différentiel interne, ces sondes génèrent une tension de sortie qui reflète la différence entre les points de mesure sélectionnés, souvent mis à l'échelle par un facteur d'atténuation défini par l'utilisateur.

Une caractéristique importante des sondes différentielles est leur immunité aux signaux de "mode commun", qui sont des signaux qui sont présents simultanément aux deux points de mesure. Cela les rend parfaites pour la mesure de signaux faibles niveaux au sein d'environnements bruyants. Elles peuvent également être utilisées pour des mesures à simple terminaison, qui sont effectuées en reliant simplement l'une des pointes à la masse.

Sondes de courant

Toutes les sondes dont nous avons parlé jusqu'à présent – passives, actives et différentielles – produisent une tension sur l'entrée de l'oscilloscope. Cela est dû au fait que les oscilloscopes mesurent des tensions en fonction du temps. Mais que faire si vous voulez mesurer le courant ? Et bien, vous avez besoin d'un moyen de créer une tension qui corresponde à une courant d'une manière cohérente et prévisible. En d'autres termes, vous avez besoin de “convertir” une tension mesurée en une valeur de courant. Par exemple, 1 V à l'entrée de l’oscilloscope pourrait être utilisé pour indiquer que le courant mesuré est de 1 A.

Les sondes de courant sont une manière d'obtenir cette conversion. Elles fonctionnent en capturant le champ électromagnétique généré par le courant traversant le conducteur et en le convertissant en tension en utilisant un rapport connu tension / courant. Ces sondes sont positionnées ou "enroulées" autour du conducteur de courant, avec un indicateur sous forme de flèche indiquant la direction du courant.

La plupart des sondes de courant sont des appareils actifs, ce qui signifie qu'elles ont besoin d'une source d'alimentation externe pour fonctionner. Alors que toutes les sondes de courant peuvent détecter et mesurer le AC, certaines peuvent également mesurer des courants DC. Les mesures de courant AC reposent sur un transformateur de courant, tandis que les mesures DC ou AC à très faible fréquence utilisent un capteur à Effet Hall.

Les sondes de courant normales ne peuvent généralement pas gérer des courants élevés. C'est là que les sondes de courant élevé entrent en jeu. Ces sondes sont caractérisées par une structure spéciale qui leur permet de mesurer des courants élevés avec une faible résistance. Elles utilisent souvent des capteurs spécifiques pour mesurer le champ magnétique généré par le flux de courant. Cela permet une mesure sans contact, ce qui est essentiel lorsque l'on travaille avec des courants élevés. De plus, les sondes de courant élevé proposent généralement une précision et une résolution supérieures par rapport aux sondes de courant normales. Cela est nécessaire pour les applications telles que l'électronique de puissance et les systèmes d'énergie, où de petites variations de courant peuvent avoir des implications significatives.

Les sondes de courant sont souvent utilisées pour des mesures de puissance impliquant à la fois une tension et un courant. Dans certains cas, des problèmes tels que des décalages en retard ou différences de temps "skew" peuvent survenir du fait des variations des temps de propagation dans les pointes de sonde. Cette différence de temps engendre potentiellement des résultats de puissance imprécis.

Les montages "Deskew" sont utilisés pour contrer ce problème. Ils servent en tant qu'outils spécifiques pour identifier et compenser le désalignement. Ces montages génèrent des impulsions de tension et courant alignés en temps, mesurées simultanément par les sondes de tension et courant reliées. Si les formes d'ondes de test présentent un désalignement, la valeur d'alignement appropriée peut être saisie sur l'oscilloscope. Cette correction assure que les formes d'ondes de courant et tension soient remises en phase, réduisant l'impact du décalage de temps sur les mesures et maintenant la précision des calculs de puissance.