Oscilloscope : choisir la bande passante, l’échantillonnage et les sondes
Un oscilloscope trop juste en bande passante arrondit les fronts et sous-estime les amplitudes. La règle des 5× donne une marge simple. Elle ne vaut que si l’échantillonnage et les sondes suivent.
5×
la bande passante conseillée par rapport à la plus haute fréquence du signal.
−3 dB
l’atténuation à la bande passante, soit environ 30 % d’amplitude en moins.
0,35
le produit usuel entre bande passante et temps de montée de l’appareil.
Ce que signifie la bande passante
La bande passante est la fréquence où l’appareil atténue le signal de 3 dB. À cette fréquence, une sinusoïde est affichée avec environ 30 % d’amplitude en moins.
Un signal carré contient des harmoniques bien au-delà de sa fréquence. Si la bande passante est trop faible, les fronts sont arrondis et les dépassements disparaissent.
La règle des 5×
L’usage veut une bande passante au moins cinq fois supérieure à la plus haute fréquence utile. L’erreur d’amplitude devient alors faible.
Pour un signal numérique, raisonnez sur le temps de montée. Le temps de montée propre de l’appareil vaut environ 0,35 divisé par la bande passante.
| Bande passante | Temps de montée de l’appareil | Signal sinusoïdal conseillé |
|---|---|---|
| 60 MHz | Environ 5,8 ns | Jusqu’à 12 MHz |
| 100 MHz | Environ 3,5 ns | Jusqu’à 20 MHz |
| 300 MHz | Environ 1,2 ns | Jusqu’à 60 MHz |
L’appareil doit être trois à cinq fois plus rapide que le front à observer. Sinon, il mesure son propre temps de montée.
L’échantillonnage et la mémoire
La fréquence d’échantillonnage doit dépasser le double de la plus haute fréquence du signal. En pratique, visez au moins 2,5 fois la bande passante, et davantage pour restituer les fronts.
- Voies actives. La fréquence annoncée est parfois partagée entre les voies utilisées.
- Profondeur mémoire. Elle fixe la durée enregistrable à pleine vitesse.
- Base de temps lente. L’échantillonnage réel baisse si la mémoire est courte.
Un échantillonnage insuffisant produit du repliement. Le signal affiché a alors une fréquence fausse, sans que rien ne l’indique.
Les sondes font partie de la mesure
La sonde a sa propre bande passante et charge le circuit. L’ensemble n’est jamais meilleur que son maillon le plus faible.
- Sonde 1:1. Elle convient aux signaux faibles et lents, avec une bande passante limitée.
- Sonde 10:1. Elle charge moins le circuit et passe les fréquences élevées.
- Compensation. Réglez la sonde 10:1 sur le signal carré de l’appareil, à chaque changement de voie.
- Connexion de masse. Un fil de masse long ajoute des oscillations sur les fronts.
Faire vérifier l’oscilloscope
Les calibres verticaux et la base de temps dérivent comme sur tout instrument. La vérification périodique contrôle l’amplitude, le temps et la bande passante.
MIMÉLEC réalise cette vérification dans son laboratoire de La Rue-Saint-Pierre. Les étalons sont raccordés COFRAC et DAkkS. Un constat de vérification est remis pour chaque appareil.
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Prix de vente hors taxes ; prix TTC calculé avec une TVA à 20 %.
Article publié sur https://mimelec.com/guides/oscilloscope-bande-passante-sondes