Limite de fréquence d'un oscilloscope

Les oscilloscopes sont un outil incroyablement utile dans le monde de l'électronique après un multimètre. Sans un oscilloscope, il est assez difficile de savoir ce qui se passe dans un circuit. Mais ce type d'équipement de test a ses propres limites. Pour surmonter cette limitation, on doit comprendre pleinement les maillons faibles du système et compenser cela de la meilleure façon possible.
La caractéristique importante de l'oscilloscope est la bande passante. La vitesse à laquelle il peut lire le nombre d'échantillons analogiques par seconde est le facteur clé pour un oscilloscope. Commençons par comprendre, qu'est-ce que la bande passante ? La plupart d'entre nous pensent que la fréquence maximale autorisée par un oscilloscope est la bande passante. En réalité, la bande passante d'un oscilloscope est la fréquence à laquelle un signal d'entrée sinusoïdal est atténué de 3 dB, ce qui représente 29,3% de moins de l'amplitude réelle du signal.

Cela signifie qu'au point de fréquence maximale, l'amplitude affichée par l'instrument est de 70,7% de l'amplitude réelle du signal. Supposons qu'à la fréquence maximale, l'amplitude réelle soit de 5 V mais elle sera affichée à l'écran comme ~3,5 V.

Un oscilloscope avec une spécification de bande passante de 1 GHz ou inférieure montre une réponse gaussienne ou une réponse en fréquence passe-bas qui est un tiers de la fréquence -3 dB au début et s'atténue lentement à des fréquences plus élevées.
Les oscilloscopes avec une spécification supérieure à 1 GHz montrent une réponse maximale plate avec une atténuation plus prononcée 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 de l'oscilloscope. L'oscilloscope avec une réponse maximale plate peut atténuer les signaux en bande qui sont moins importants par rapport à l'oscilloscope avec une réponse gaussienne et effectuer des mesures plus précises sur les signaux en bande.

D'autre part, l'oscilloscope avec une réponse gaussienne atténue les signaux hors bande qui sont moins importants par rapport à l'oscilloscope avec une réponse maximale plate. Cela signifie que cet oscilloscope a un temps de montée plus rapide par rapport aux autres oscilloscopes ayant la même spécification de bande passante. La spécification du temps de montée d'un oscilloscope est étroitement liée à sa bande passante.
Un oscilloscope de type réponse gaussienne aura un temps de montée d'environ 0,35/f BW sur la base d'un critère de 10% à 90%. Un oscilloscope de type réponse maximale plate aura un temps de montée d'environ 0,4/f BW sur la base de la netteté de la caractéristique de roll-off en fréquence.

Il faut comprendre que le temps de montée est la vitesse d'edge la plus rapide que l'oscilloscope peut produire si le signal d'entrée a une vitesse de montée théoriquement infinie. Mais pour mesurer la valeur théorique, c'est impossible, il vaut mieux calculer la valeur pratique.

Précautions nécessaires pour des mesures précises sur un oscilloscope

1. La première chose que les utilisateurs doivent savoir est la limitation de bande passante de l'oscilloscope. La bande passante de l'oscilloscope doit être suffisamment large pour accueillir les fréquences dans le signal et afficher correctement la forme d'onde.

2. La sonde utilisée avec l'oscilloscope 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 combinaison appropriée. L'utilisation d'une sonde d'oscilloscope inappropriée peut compromettre les performances de l'ensemble de l'équipement de test.

3. Pour mesurer la fréquence ainsi que l'amplitude de manière précise, la bande passante de l'oscilloscope et de la sonde attachée à celui-ci doivent être bien supérieures au signal que vous souhaitez capturer de manière précise. Par exemple, si la précision requise de l'amplitude est d'environ 1%, alors divisez le facteur de taux de l'oscilloscope par 0,1x, ce qui signifie qu'un oscilloscope de 100 MHz peut capturer 10 MHz avec une erreur d'amplitude de 1%.

4. Il faut prendre en compte la mise en déclenchement correcte de l'oscilloscope afin que la vue résultante de la forme d'onde soit beaucoup plus claire.

5. Les utilisateurs doivent être conscients des pinces de terre 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.

6. Le résumé de l'article est que pour un oscilloscope analogique, la bande passante de l'oscilloscope doit être au moins trois fois supérieure à la fréquence analogique la plus élevée du système. Pour les applications numériques, la bande passante de l'oscilloscope doit être au moins cinq fois supérieure à la fréquence d'horloge la plus rapide du système.

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