Limitation de fréquence d'un oscilloscope
Limite de bande passante
Les oscilloscopes, comme les multimètres, sont des outils essentiels pour comprendre les circuits. Cependant, ils ont des limites. Pour utiliser efficacement un oscilloscope, il est crucial de connaître ces limites et de trouver des moyens de les surmonter.
Une caractéristique clé d'un oscilloscope est sa bande passante. La bande passante détermine la vitesse à laquelle il peut échantillonner les signaux analogiques. Qu'est-ce que la bande passante? Beaucoup pensent qu'il s'agit de la fréquence maximale qu'un oscilloscope peut gérer. En réalité, la bande passante est la fréquence à laquelle l'amplitude d'un signal diminue de 3 dB, soit 29,3% en dessous de son amplitude réelle.
À la fréquence maximale spécifiée, l'oscilloscope affiche 70,7% de l'amplitude réelle du signal. Par exemple, si l'amplitude réelle est de 5 V, le scope l'affichera à environ 3,5 V.
Les oscilloscopes avec une bande passante de 1 GHz ou moins ont une réponse en fréquence gaussienne ou passe-bas, commençant à un tiers de la fréquence -3 dB et diminuant progressivement à des fréquences plus élevées.
Les scopes avec une spécification supérieure à 1 GHz montrent une réponse maximale plate avec une chute plus abrupte près de la fréquence -3 dB. La fréquence la plus basse de l'oscilloscope à laquelle le signal d'entrée est atténué de 3 dB est considérée comme la bande passante du scope. L'oscilloscope avec une réponse maximale plate peut atténuer les signaux dans la bande qui sont moins importants par rapport à l'oscilloscope avec la réponse gaussienne et effectue des mesures plus précises sur les signaux dans la bande.
D'autre part, le scope avec une réponse gaussienne atténue les signaux hors bande qui sont moins importants par rapport au scope avec une réponse maximale plate. Cela signifie que ce type de scope a un temps de montée plus rapide par rapport aux autres scopes avec la même spécification de bande passante. La spécification du temps de montée d'un scope est étroitement liée à sa bande passante.
Un oscilloscope de type réponse gaussienne aura un temps de montée d'environ 0,35/f BW basé sur un critère de 10% à 90%. Un scope de type réponse maximale plate a un temps de montée d'environ 0,4/f BW basé sur la netteté de la caractéristique de chute en fréquence.
Le temps de montée est la vitesse d'edge la plus rapide qu'un oscilloscope peut afficher si le signal d'entrée a un temps de montée infiniment rapide. Mesurer cette valeur théorique est impossible, il est donc préférable de calculer une valeur pratique.
Précautions nécessaires pour des mesures précises sur l'oscilloscope
La première chose que les utilisateurs doivent savoir est la limitation de la bande passante du scope. La bande passante de l'oscilloscope doit être suffisamment large pour accueillir les fréquences dans le signal et afficher correctement la forme d'onde.
La sonde utilisée avec le scope joue un rôle important dans les performances de l'équipement. La bande passante de l'oscilloscope ainsi que celle de la sonde doivent être en bonne combinaison. L'utilisation d'une sonde d'oscilloscope inappropriée peut compromettre les performances de l'ensemble de l'équipement de test.
Pour mesurer précisément la fréquence ainsi que l'amplitude, la bande passante du scope et de la sonde qui y est attachée doivent être bien supérieures au signal que vous souhaitez capturer. Par exemple, si la précision requise de l'amplitude est d'environ 1%, alors le facteur de berate du scope doit être de 0,1x, cela signifie qu'un scope de 100 MHz peut capturer 10 MHz avec une erreur de 1% en amplitude.
Il faut prendre en compte la bonne synchronisation du scope afin que la vue résultante de la forme d'onde soit beaucoup plus claire.
Les utilisateurs doivent être conscients des pinces de masse lors de la prise de mesures à haute vitesse. Le fil de la pince produit de l'inductance et des oscillations dans le circuit, ce qui affecte les mesures.
En résumé, pour un scope analogique, la bande passante du scope doit être au moins trois fois supérieure à la fréquence analogique maximale du système. Pour les applications numériques, la bande passante du scope doit être au moins cinq fois supérieure à la fréquence d'horloge la plus rapide du système.
