Sondes pour les oscilloscopes

Sondes Rohde & Schwarz pour les oscilloscopes

Sondes passives et actives de haute qualité pour oscilloscopes

Rohde & Schwarz propose des sondes pour oscilloscopes dédiées à un grand nombre d'applications telles que le débogage de circuits électroniques complexes, les mesures d'intégrité du signal de signaux de bus série haut débit, ainsi que la caractérisation en électronique de puissance avec des niveaux de tension élevés. La précision de mesure de l'oscilloscope et la sécurité de l'utilisateur dépendent des sondes et des accessoires qui sont utilisés.

La gamme Rohde & Schwarz comprend des sondes passives et des sondes actives haute qualité pour les oscilloscopes, des sondes pour les rails d'alimentation, des sondes de puissance multivoies, des sondes haute tension, des sondes de courant et des sondes de champ proche CEM. Outre leurs excellentes spécifications, elles sont fiables et faciles à utiliser.

Des sondes
Probe
Bandwidth
Max Dynamic Range
Bande passante
38 MHz to 500 MHz
Gamme dynamique max.
400 V
Bande passante
8 GHz
Gamme dynamique max.
20 V
Bande passante
1 GHz to 6 GHz
Gamme dynamique max.
± 8 V
Bande passante
1 GHz to 4.5 GHz
Gamme dynamique max.
± 5 V, ±60 V (with R&S®RT-ZA15)
Bande passante
1.5 GHz to 16 GHz
Gamme dynamique max.
5.0 V
Bande passante
4 GHz
Gamme dynamique max.
±0.85 V, (±60 V offset)
Bande passante
1 MHz
Gamme dynamique max.
± 15 V / ± 10 A
Bande passante
25 MHz to 400 MHz
Gamme dynamique max.
6 kV
Bande passante
20 kHz to 120 MHz
Gamme dynamique max.
2.000 A
Bande passante
9 kHz to 3 GHz
Gamme dynamique max.
-

FAQ sur les sondes

Qu'est ce qu'une sonde pour oscilloscope ?

Une sonde pour oscilloscope est un appareil utilisé pour connecter une source de signaux, souvent un point de test dans un circuit, à un oscilloscope; en d'autres termes une connexion physique réalisant la connexion électrique. En fonction de la source de signaux et de la mesure à réaliser, une sonde peut être aussi simple qu'un câble (par exemple une sonde passive) ou aussi sophistiquée qu'une sonde active différentielle, qui intègre un amplificateur permettant de conserver la capacité d'entrée de la sonde très faible afin de réduire l'influence de la sonde sur le signal à mesurer.

De quelle sonde pour oscilloscope ai-je besoin pour ma mesure ?

La première étape pour sélectionner la bonne sonde est d'analyser la mesure à effectuer. Est-ce que le circuit à tester est connecté à la terre (ce qui signifie qu'une sonde à terminaison simple ou différentielle est nécessaire) ? Quelle est la fréquence maximale du signal (quelle bande passante est nécessaire) ? Quelle est la tension d'entrée maximale pouvant être rencontrée ?

Mesure différentielle ou à terminaison simple

Des sondes différentielles sont nécessaires lorsque le circuit à tester n'est pas relié à la terre, afin de réaliser des mesures de tension lors de la commutation des alimentations, par exemple, ou pour des mesures faible bruit entre des signaux différentiels. Alors qu'il n'y a aucune raison physique d'utiliser une sonde différentielle sur un circuit relié à la terre, dans ces circonstances, la performance d'une sonde à terminaison simple sera supérieure avec une impédance d'entrée plus élevée, une capacité d'entrée plus faible et une gamme dynamique plus large.

Bande passante et temps de montée

La bande passante est l'un des paramètres les plus importants lors de la sélection d'une sonde. Elle définit la fréquence effective maximale pouvant être mesurée précisément avec la sonde. À la fréquence maximale spécifiée, un signal sera affiché plus de 3 dB (environ 30%) plus faible qu'il ne l'est réellement. Pour une représentation précise du signal, le fréquence maximale à la fois de l'oscilloscope et de la sonde doit être significativement supérieure à la fréquence à mesurer la plus élevée. Lors de la mesure de signaux numériques, la bande passante de mesure doit être 3 à 5 fois supérieure à la fréquence d'horloge. Pour le débogage d'une conception numérique, une bande passante 3 fois supérieure est suffisante. Pour les tests de conformité sur des interfaces numériques, la bande passante doit être 5 fois supérieure à la fréquence d'horloge.

Lors de la mesure de signaux montants rapides (apparaissant avec des pentes raides sur l'écran de l'oscilloscope), comme par exemple lors de la caractérisation de la commutation des alimentations, le paramètre critique est le temps de montée de l'oscilloscope et de la sonde. Pour des mesures précises, le temps de montée doit être de l'ordre de 3 à 5 fois plus faible que le temps de montée de l'impulsion étant mesurée.

Gamme dynamique

La gamme dynamique d'une sonde définit la tension d'entrée maximale mesurable. Elle est spécifiée pour la tension DC et décroît souvent lorsque la fréquence du signal augmente. Pour les sondes différentielles, une distinction est également faîte entre la gamme dynamique en mode commun et en mode différentiel. La gamme dynamique en mode commun spécifie la gamme de tension d'entrée valide pour une entrée différentielle simple, mesurée avec une référence à la terre. La gamme dynamique en mode différentiel spécifie la tension différentielle d'entrée maximale mesurable.

Pour mesurer précisément des signaux à large amplitude avec des temps de montée / descente rapides, une gamme dynamique suffisamment large doit être disponible à des fréquences de mesure élevées. Lors de la mesure de l'ondulation résiduelle d'alimentations DC à découpage, de très petits signaux avec une large composante DC doivent également être mesurés. Pour rendre entièrement disponible la résolution du convertisseur analogique / numérique, les sondes modernes ont la possibilité d'introduire un décalage DC (offset).

Dans le cas de sondes haute tension, la sécurité de l'utilisateur est une considération importante. Les sondes haute tension disposent par conséquent d'un isolement spécifique et d'autres mécanismes de protection visant à empêcher tout contact accidentel. Ces sondes sont caractérisées par la tension maximale par rapport à la terre, et aussi par la catégorie de mesure. La catégorie de mesure définie les environnements de mesure dans lesquels l'utilisateur est protégé. Une sonde peut uniquement être utilisée dans les catégories de mesure pour lesquelles elle est définie.

Charge sur le dispositif sous test

Un système de mesure ne doit pas charger excessivement le circuit sous test, à la fois pour empêcher la dégradation des signaux et pour s'assurer que le fonctionnement du dispositif sous test ne soit pas altéré. La clé est d'utiliser des sondes dotées d'une impédance d'entrée élevée et d'une faible capacité d'entrée. L'impédance d'entrée résultante dépend fortement de la fréquence et est généralement inférieure de 500 Ω à la fréquence de coupure de la sonde.

Les sondes passivesont généralement une impédance d'entrée de 10 MΩ et une capacité d'entrée de plus de 10 pF. Les sondes actives ont généralement une capacité d'entrée de 100 MHz. Il est important de sélectionner les bons accessoires de sonde pour la liaison avec le dispositif sous test. Des broches et des cordons longs augmentent la capacité et l'inductance, diminuent la bande passante de mesure maximale, et engendre un dépassement (overshoot) excessif ainsi de des artefacts de repliement sur les pentes d'impulsion.

Fonctions avancées et accessoires de sondes

En plus des paramètres de performance, des fonctions de sondes supplémentaires visant à simplifier les tâches quotidiennes doivent également être considérées. De nombreux exemples de sondes actives Rohde & Schwarz intègrent un voltmètre numérique intégré ou un micro-bouton. Avec le voltmètre, vérifiez la tension sans avoir besoin de changer les branchements. Le micro-bouton peut être configuré pour fournir un contrôle direct de l'oscilloscope depuis la sonde.

Les divers accessoires proposent une flexibilité élevée lors de la connexion au point de test, facilitent les tâches quotidiennes de l'utilisateur et évitent les erreurs de mesure. Les accessoires disponibles incluent des pointes rigides et à ressorts, adaptateurs et extensions de cordons. Rohde & Schwarz propose un ensemble complet d'accessoires pour chaque sonde.

Qu'est ce qu'une sonde de rail d'alimentation ?

Les sondes de rail d'alimentation sont conçues pour mesurer les faibles caractéristiques AC des rails d'alimentation DC. Du fait de leur facteur d'atténuation typique de 1:1, les sondes de rail d'alimentation ajoutent un très faible bruit à la mesure. Certaines sondes de rail d'alimentation intègrent un décalage (offset) pouvant atteindre ±60 V, afin de rendre optimale l'utilisation de la sensibilité verticale de l'oscilloscope (par exemple un nombre de bits supérieur du convertisseur analogique / numérique de l'oscilloscope), engendrant une mesure plus précise avec un bruit plus faible. De plus, le décalage d'offset élimine la nécessité d'utiliser un couplage AC ou de capuchons de blocage DC, qui empêchent de visualiser les valeurs DC réelles et la dérive. Les sondes de rails d'alimentation dotées de bandes passantes jusqu'à 2 GHz et d'un faible repliement permettent de capturer des transitoires haute fréquence et des signaux couplés. L’impédance d'entrée élevée (généralement 50 kOhm) réduit les perturbations sur les signaux de rail à mesurer

Comment fonctionne une sonde différentielle ?

Les sondes différentielles mesurent la différence de niveau du signal entre deux points de mesure quelconques. À l'inverse, une sonde à terminaison simple mesure la différence entre un point unique et le potentiel de masse. Les sondes différentielles sont particulièrement populaire pour la mesure de signaux haute fréquence ou de signaux à très faible amplitude (par exemple proches d'un bruit plancher). Les sondes différentielles nécessitent un amplificateur différentiel afin de convertir la différence entre les deux signaux en tension qui peut être envoyée à l'entrée de l'oscilloscope (terminaison simple).

Quelle sonde est nécessaire pour des mesures en électronique de puissance ?

Lors d'évaluations en électronique de puissance, plusieurs scénarios de mesure sont typiques :

  • Des faibles tensions pour des tensions de mode commun élevées
  • Des niveaux de tension différents à des potentiels différents en même temps
  • Des temps de montée / descente rapides – en particulier pour les matériels large bande (WBG) tels que GaN, SiC
  • Des mesures flottantes sur plusieurs voies de signaux
  • Des mesures de courant

En principe, les sondes différentielles haute tension sont idéales pour ces types de mesure. Avec une bande passante jusqu'à 200 MHz et un excellent rapport de réjection en mode commun (CMRR) sur une gamme de fréquence étendue, les sondes différentielles haute tension R&S®RT-ZHD sont idéales pour les mesures sur les semi-conducteurs à commutation rapide. De très faibles bruits additionnels engendrent des mesures de haute qualité. Avec une précision de gain de 0,5% dans le trajet du signal et un voltmètre DC (R&S®ProbeMeter) doté d'une précision de 0,1% intégré dans la tête de la sonde, les sondes R&S®RT-ZHD proposent la meilleure précision disponible de leur catégorie. De très faibles dérives rendent inutile la calibration régulière pendant les mesures. Pour mesurer des tensions d'ondulation sur la liaison DC, les tensions de décalage élevées doivent être compensées, afin de mesurer avec une sensibilité verticale élevée. Du fait de leur circuit de décalage intégré, les sondes R&S®RT-ZHD proposent une gamme de tension de décalage qui est indépendante du réglage vertical de l'oscilloscope et du facteur d'atténuation sur la sonde. Mesurer la plus petite des tensions d'ondulation sur des tensions de liaison DC élevées sans compromettre la sensibilité

Les paramètres de mesure typiques pour une évaluation en électronique de puissance sont :

  • Consommation d'énergie / Rendement / Puissance en veille
  • Qualité de puissance / Facteur de puissance
  • Analyse de la forme d'onde en tension et en courant
  • Ondulation
  • Courant de démarrage / Transitoires
  • Comportement à la mise sous / hors tension
  • Régulation de charge
  • Analyse PWM (modulation en largeur d'impulsion)
  • CEM / Analyse d'harmoniques

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