Photo d'un oscilloscope courant : DESCRIPTION DE L'OSCILLOSCOPE

Transcription

1 Avant de commencer ce sujet sur l'oscilloscope, je vais en guise d'introduction parlé du choix de cet appareil et donc en même temps de ces différentes spécifications, et il y en a, cela relève même parfois du casse tête pour le téchnicien lors du choix d'un appreil de ce type pour son labo. Les questions à se poser dans un premier temps seront les suivantes : l'appareil sera utilisé en labo ou sera-til souvent déplacé? Quelle sera la tension maximale que je souhaiterai mesurer? Pareile en terme de fréquence... Mesure de un ou deux signal en même temps? Il convient ensuite de se poser cette question : est-ce vraiment utile? Je réponderai immèdiatement par oui, même si un tel engin semble tres intimident au premier abord, une fois le pas franchis tous le monde s'accordera à dire que c'est vraiment un outil précieux qui vaut largement l'investissement... il va de soit que pour l'amateur qui construit un ou deux montage par année et ne s'occupe j'amais de mise au point, l'investissement sera bien moins interessant. Photo d'un oscilloscope courant : DESCRIPTION DE L'OSCILLOSCOPE Comment fonctionne-t-il en deux mots? Réponse: L'oscilloscope est un appareil construit autour d'un tube à rayons cathodiques, deux paires de plaques dévient un faiceau d'électrons grâce à la tension ampliquée par l'intermédiaire de divers dispositifs électroniques. L'inpact du faisceau d'électrons sur l'écran engendre un point lumineux appelé spot.le mouvement vertical du spot laisse une trace qui reproduit les variations de tension.un dispositif de balayage permet d'observer les variations de tension en fonction du temps. Nous allons maintenant citer les principales fonctions disponible sur la pluspart des oscilloscopes: INTENS et FOCUS : ces réglages vont nous permettre de régler l'intensité lumineuse de l'affichage et la netteté de la trace. TR : ce réglage se présente le plus souvent sous la forme d'une petite vis servant à obtenir une trace parfaitement horizontale en l'absence de signal. X-Y : Se présentant sous la forme d'un bouton, il est dans sa position normale lorsqu'il n'est pas enclenché. Il est enfoncé dans certains cas (pour tracer la caractéristique d'un composant par exemple) X-POS : ce bouton rotatif permet un déplacement latéral de la trace. TIME/DIV: Il permet de faire varier le temps de balayage, généralement de 0,2 µs à 0,5 s/div Si on choisit un réglage de 0,2 s/div, le spot mettra 2 secondes pour franchir les 10 divisions. Sur la position 0,1 s/div, il mettra 1 seconde.

2 TRIG : cette fonction est en fait un commutateur à plusieurs positions (AC, DC, HF, LF...); ils permettent de choisir le mode de déclenchement, le débutant se concentrera sur la position AC. Y-POS : Chaque voie possède un réglage Y-POS, (Y-POS I et Y-POS II). Ce bouton permet de déplacer la trace verticalement, vers le haut ou vers le bas. Pour un signal alternatif, on agira sur Y-POS de manière à ce que la ligne centrale de l'écran corresponde à 0 V. INVERT : il permet d'inverser le signal... pas tres utile à mon sens. CH I et CH II : il s'agit içi des bornes BNC situées en bas de l'appareil et qui servent à brancher les sondes qui vont transmettre le signal à visualiser sur l'écran de l'oscilloscope. VOLTS/DIV : ce bouton rotatif nous permet d'éffectuer le réglage de l'échelle verticale, la graduation va en général de 20V à 5mV par division. DC/AC/GND : voici un bouton à trois trois positions, ils permettent les choses suivantes : DC: le signal d'entrée est connecté directement à l'amplificateur vertical, cette position sera utilisé dans la majorité des cas; AC: un condensateur est intercalé, de sorte que les tensions continues soient bloquées; GND: actionné, il permet de contrôler la position 0 V à l'écran. X-MAG : permet de multiplier par 10 l'échelle horizontale.... et voila pour les principales fonctions, je précise juste avant de continuer qu'il est courant de trouver des boutons permetant de sélectionner le nombre de signal à afficher si oscilloscope à deux voix, on peut aussi trouver des bornes de calibrage, et pour terminer une fonction de test de composant, pour ces dernieres fonction, l'ideal est de se reporter à la notice de l'appareil. Avant de continuer, j'introduit la photo d'une sonde d'oscilloscope, comme cela on sait de quoi on parle, et j'en entend certain crier : "mais c'est quoi une sonde bidiouuuuu?!" Pour continuer, nous allons voir pas mal de chose et surtout beaucoup d'écrans type d'oscilloscope afin d'être dans le vif du sujet. LA DEVIATION VERTICALE Cet écrand'oscilloscope vous dévoile ce qu'il se passe sur l'axe vertical de votre écran d'oscilloscope, s'il n'y a pas de tension en entrée et que vous avez correctement reglé l'appareil, le spot ou poit lumineux ira frapper le centre de l'écran à l'intersection des axes. Il est à noter qu'il est bien entendue possible de mesurer des tensions négatives, cela coule de source... notre axe vertical indique donc des volts. LA SENSIBILITE VERTICALE

3 Etant donné que notre axe vertical nous indique des Volts, notre bouton VOLTS/DIV va nous permettre de fixer la valeure en Volt par division (carreaux) que l'oscilloscope nous montrera; si j'ai une tension continue de 5V en entrée et que je tourne mon bouton de sensibilité verticale sur le cran 1V, l point lumineux à l'écran ira se mettre à la cinquième case. LE BALAYAGE Içi nous allons nous concentrer sur le bouton rotatif appelé TIME/DIV, il va nous servir à fixer la vitesse de balayage, ainsi sans signa en entrée de l'oscilloscope, notre spot qui était dans l'exemple de tout à l'heure immobile va se déplacer horizontalment à vitesse constante. L'écran suivant montre une situation où le signal d'entrée est de 5V, on a le bouton VOLTS/DIV sur le cran 5V et le bouton TIME/DIV sur 20ms/div... horizontalement une case vaudra 20ms et verticalement une case vaudra 5V; attention, le spot sur cet écran n'est plus un point mais peut tout de même l'être, tout dépendra si le balayage est enclenché à l'aide du bouton XY, enfoncé vous aurez un point (spot), dans le cas contraire vous aurez une ligne qui se déplace de la gauche vers la droite : TENSION VARIABLE ET BALAYAGE Lorsque l'on applique une tension variable à l'oscilloscope et que le balayage est enclenché, notre spot va se déplacer en formant une sinusoïde, il se passe la chose suivante : les variations de la tension et le déplacement horizontal du spot se combinent. Notons que si le bouton TIME/DIV est sur le cran 20ms, le tracé de la sinusoïde ne sera pas plein, par contre en augmentant cette valeur à plus de 1ms, à cause de la persistence rétinienne, notre oeuil ne distinguera plus le spot mais une courbe.

4 LA PERIODE Définition: La période d'une tension périodique est le plus petit intervalle de temps au bout duquel elle se reproduit identique à elle même. (Noté T) LA FREQUENCE La fréquence d'une tension périodique est le nombre de répétitions de la tension, identique à elle-même, par unité de temps. Je glisse une formule au passage : f est la fréquenence en Hz et t le temps en seconde. LECTURE DE L'OSCILLOSCOPE Nous allons maintenant voir deux choses à connaitre en lecture sur l'écran d'un oscilloscope, à savoir la période et l'amplitude. La période : Cet écran montre bien ce qu'est la période, c'est l'écart entre chaque sommet d'une alternance, qu'elle soit négative ou positive, Il suffit de lire ensuite sur l'oscillogramme le nombre "d" de divisions correspondant à une période de la tension et de multiplier ce nombre par le coefficient de balayage "b", tout cela bien sûr en regardant sur quoi le bouton TIME/DIV est réglé. Prenons un exemple: Si la période vaut 5 cases et que je suis sur le cran 0,5µs, je vais avoir 5x0,5µs que je vais convertir en seconde de cette manière : 5x0,5,10^-3 et appliquer f = 1/T qui donnera une fréquence de 400Hz... simple non? L'amplitude :

5 Cet oscillogramme met en valeur l'amplitude ou tension maximale d'un signal périodique. L'amplitude est noté Um. Pour la lecture la recette est la même que pour la période, il suffit de compter le nombre de case et de voir sur quoi le bouton VOLT/DIV est callé. Si je compte quatre cases, et que je suis sur 2V/div, il vient 4x2=8V... qui n'a pas compris? LES SONDES Je vais conclure ce sujet en passant un peu de temps sur les sondes d'oscilloscope; comme vous l'aurez compris, la sonde va nous servir à prendre le signal en un point d'un montage pour le transmettre à l'oscilloscope. Généralement une sonde est constituée d'une fiche BNC qui se connecte en face avant de l'appareil sur une des deux voies (CHI ou CHII); de l'autre côté il est courant de voir de petites pinces croco pour les modèles de base si je puis dire, mais idéalement un couple pince croco noir et pointe de touche est fortement recommandé. Photo:

6 Les observateurs à partir de cette photo vont me dire "mais c'est quoi le x10 qu'est marqué dessus?"... et bien ce "x10" est une caractéristique à prendre en compte dans le choix d'une sonde, cela veut dire que pour ce type de sonde, vous allez pouvoir régler de 1 à 10 votre sonde afin de mesurer des signaux de tension maximal correspondant à ce que peut votre appareile en position 1, et jusqu'à 10 fois cette valeur en position pratique non? Un dernier point concernant les sondes, la fréquence, il faut bien choisir cette donnée en fonction de ce que l'on veut mesurer, ce qui est identique pour le choix de l'oscilloscope.

7 Et voila pour l'introduction à l'oscilloscope, je pense que vous avez en main tout les trucs à connaitre pour bien débuter avec cet appareil qui ma fois est bien pratique et devient vite indispensable lorsque l'on y a touché