Les sondes d oscilloscopes

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1 Le onde d ocillocope /6

2 I Decription Il exite troi grande catégorie de onde: - Le onde paive (, L, C, atténuatrice ou non, avec de rapport d atténuation de,, ou (Sonde X, X, X, X. - 2 Le onde active, qui ont de véritable amplificateur ou adaptateur. - 3 Le onde de courant, qui ont en fait de tranformateur de courant. Certaine onde de courant utilient une meure par effet Hall, dan ce ca elle permettent la meure de courant allant du continu à pluieur centaine de khz, avec de plage de courant pouvant dépaer 7 A. Ce ont en réalité de onde active. emarque: Il exite d autre type de onde adaptée à la meure d autre grandeur phyique (e.g. température, luminoité, preion, etc.. Ce ont ouvent de onde active ou paive uivant le type de capteur utilié. II Principe et caractéritique de onde paive de tenion La onde a pour but: - De relier le ignal à meurer à l ocillocope, en apportant le minimum de perturbation aux ignaux meuré et donc au ytème électrique ur lequel on effectue de meure. - 2 D éviter le captage de bruit (électromagnétique lié au ytème ou à l environnement. - 3 D éviter l effet d induction entre deux cordon de meure, et d éviter la non équipotentialité de mae par une prie de mae la plu prè poible du ignal à meurer. II.a Principe L ocillocope a une impédance d entrée contituée en général par une réitance de M et d un condenateur en parallèle de 5 à 5 pf. Une onde paive, non atténuatrice (X ajera a propre capacité, C c, à celle d entrée de l ocillocope (environ 7 à pf au mètre. Aini, ce type de onde (X utiliera urt en bae fréquence (juqu à à 2 MHz maximum. La onde Tektronix P22 ou P222 par exemple (voir tableau à la page 5 a une bande paante de 6 MHz en poition X alor quelle et donnée pour 2 MHz en poition X. La onde la plu couramment utiliée et la onde X (ou la onde commutable X, X. D un prix acceible (environ 5 $, elle permet en poition X de bénéficier de te le performance en fréquence et en temp de montée de l ocillocope. lle augmente l impédance d entrée (vue par le circuit ou tet et réduit l influence de capacité du câble blindé et de l ocillocope. Son chéma correpond au chéma ci-contre (Figure. in C {x*pf} 9M Ocillocope Sonde (X Figure C M Trè important: Dan la réalité, la capacité paraite, C c, du câble coaxial de la onde n et pa négligeable et il faut en tenir compte (voir diapoitive du cour. C c et une capacité parallèle à C, et et de l ordre de 7 à pf/m. Dan le calcul qui uivent, nou en n avon pa tenu compte, mai la méodologie rete la même; il uffit de remplacer C par (C + C C. 2/6

3 emarque: Le chéma de la onde commutable (X / X correpond au chéma ci-contre (Figure 2. On contate jute l aj d un commutateur SW qui permet de mettre en court circuit C et (en poition X. in SW SW SPST C {x*pf} 9M Figure 2 Sonde commutable (X/X Ocillocope C M II.b tude de la onde en poition X Dan tou le ca de meure, le ignal in que l on ouhaite viualier et toujour iu d un montage équivalent à un générateur de Thévenin ( et, avec non négligeable. Pour de raion de implicité d explication du mode de fonctionnement de onde, nou uppoeron dan la uite que l impédance et réduite à une réitance eulement, oit cette réitance. Aini même la onde en X correpond à la foi à un atténuateur, mai aui à un filtre pae ba. Ocillocope in Sonde (X in C M n effet, on ouhaiterait viualier le ignal, or l ocillocope viualie. Le deux ignaux ont relié par une équation (i.e. Fonction de tranfert. Aini : avec j..c. j.c. On obtient :.( j..c. j...c. (. ( j...c On retrouve le pont divieur contitué par et et un filtre pae ba dont la pulation de coupure et : Soit pour = k (valeur c fc courante donnant l ordre de grandeur....c 2...C. f c = 6.3 MHz L application numérique donne : On contate que la onde en poition X contitue urt un filtre pae ba entre le montage et l ocillocope. Le rapport d atténuation rete trè proche de. 3/6

4 II.c tude de la onde en poition X Comme dan le ca précédent on ouhaite viualier le ignal, or l ocillocope viualie. Le deux ignaux ont encore relié par une équation (i.e. Fonction de tranfert, où interviennent en plu et C. Dan une onde X bien compenée, nou avon C.= C /9. étant égal à 9. in C {x*pf} Ocillocope 9M in Sonde (X C M Aini : Soit : Avec j...c. j..c. j..c. j.c. et j..c. et : ( j..c. Or en poant :.C. C j...c. ( j..c. j..c. On obtient : j...c. (. ( j. (. On retrouve le pont divieur contitué par et ( + et un filtre pae ba dont la pulation et la fréquence de coupure ont : Soit pour = k (valeur courante donnant l ordre de grandeur. f c 2....C.C. f c = 57 MHz L application numérique donne: et l atténuation et de :.9999 c'et-à-dire pratiquement. d où l atténuation de et le nom X. On contate en pratique et par imulation que la bande paante peut encore être plu grande par un réglage optimum de C. La onde en poition X contitue alor urt un atténuateur par entre le montage et l ocillocope et évite le filtre pae ba, et par conéquent ne déforme pa le ignal (allure et amplitude. ( 4/6

5 III Avantage et inconvénient de onde paive de tenion (atténuatrice X ou X III.a Inconvénient - Le onde X et X provoquent une atténuation, il et donc parfoi plu difficile de viualier de ignaux de faible amplitude. - 2 Il faut pener lor de meure à multiplier la lecture par le facteur d atténuation de la onde. III.b Avantage - Le ignaux ont beaucoup moin bruité (car le câble de la onde et de type coaxial donc blindé. Le câble fait écran aux perturbation électromagnétique liée à l environnement. Il et donc beaucoup plu facile de relever certaine caractéritique de ignaux (amplitude, valeur crête, période ou fréquence, déphaage. - 2 La bande paante avec la onde atténuatrice et plu grande ( foi plu grande avec une onde X, et juqu'à foi avec une onde X. A une fréquence donnée, la meure et donc plu précie avec une onde en poition X qu en poition X. xemple: Prenon une onde en poition X, lor de la meure d un ignal à 6 MHz (correpondant à la bande paante de la onde. Comme pour t filtre pae ba du er ordre à la fréquence de coupure, l atténuation et de -3dB et le déphaage et de 45. L erreur de meure ur le amplitude et donc de. 77, oit 3%. L erreur ur une meure de phae et de 45. De même, la 2 préciion de meure de temp de montée de phénomène tranitoire dépend de la bande paante de la onde. Avec la onde X, a fréquence de coupure étant foi plu élevée qu en poition X, le erreur eront plu faible. -3 La onde atténuatrice perturbe moin le ignal et donc le montage. Avec la onde X le montage e retrouvait avec une impédance, in, entre le ignal et la mae de M et 25 pf en parallèle. Avec la onde X, l impédance ramenée entre le point de meure et la mae et alor in 9. appelon que plu l impédance de l appareil de meure de tenion et grande, plu c et mieux. emarque: Le valeur donnée de compoant (,, C, C ont de valeur courante, mai parfoi elle peuvent être upérieure. xemple: Le ocillocope Tektronix érie ou 2 ont une capacité d entrée plu élevée voir tableau ci-contre (Documentation de onde P222. 5/6

6 I Utiliation et réglage de onde paive de tenion (X ou X Te onde néceite le réglage du condenateur C. Celui-ci et toujour ajutable et et itué oit en extrémité de la onde, oit au niveau de la prie BNC de raccordement à l ocillocope. Un petit tournevi ouvent en matière ynétique et livré avec la onde pour permettre le réglage. Ne pa utilier de tournevi métallique, qui ouvent modifie la valeur de C (car C et trè faible. La face avant de ocillocope dipoe d un générateur en ignal carré «POB ADJUST», permettant l ajutement de onde. Important: Ne pa oublier qu une onde doit toujour être réglée ur l ocillocope et le canal qui va effectuer la meure. L'eai temporel (ignal carré et intantané: il uffit d'une eule meure pour calibrer la onde. C'et ce qu'on réalie ytématiquement avant de viualier quoi que ce oit avec l'aociation onde + ocillocope. Sonde déréglée Ajutement correct Sonde déréglée Interprétation Si C et trop faible, la répone au ignal carré montre une atténuation de front (Bande paante inuffiante pour paer le harmonique de rang élevée. Ca du ignal de gauche ci-deu. Si C et trop grand, la répone au ignal carré montre un dépaement (i.e., Augmentation de fréquence élevée. Ca du ignal de droite ci-deu. Il uffit d ajuter le condenateur variable C afin d obtenir un ignal parfaitement carré. L enemble de harmonique paent an atténuation ni amplification, la meure et idéale. emarque - Si l'ocillocope utilié "ne ait pa" qu'une onde atténuatrice X et intercalée pour la meure, la tenion meurée era foi plu faible (par le pont divieur, et ce era à l'utiliateur de multiplier par le calibre (Ce qui n'et pa en oi un calcul compliqué, mai dont l'oubli entraîne de conéquence ur le meure. - Dan certain ca, l'ocillocope utilié tient compte automatiquement de la préence de la onde. Dan ce ca, l ocillocope affiche le taux d atténuation et modifie l indication du calibre ur le graticule. Ne pa corriger alor le valeur d amplitude pour le meure. - Le onde actuelle ont ouvent commutable X/X, par action d'un interrupteur minucule. Si l'utiliateur ignore la préence ou non de l'atténuateur, il peut faire de meure entièrement faue. 6/6

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