Un oscilloscope est un outil électronique utilisé pour représenter graphiquement les ondes sonores et les fréquences environnementales. Ce type d’outil est utile dans un certain nombre d’applications différentes. Certains des plus courants incluent la musique, en particulier les fréquences radio et la remasterisation de musique numérique, mais cela peut également être utile dans certains scénarios de circuits et d’ingénierie et pour mesurer l’activité sismique et certains autres sons de la nature. La plupart des appareils sont calibrés non seulement pour représenter les ondes sonores qui se produisent en un instant, mais aussi pour les suivre dans le temps, en notant les changements et les changements importants. Ils sont généralement assez faciles à contrôler et à manipuler, et les utilisateurs peuvent les calibrer pour atteindre un certain nombre d’objectifs différents. De plus, il existe de nombreux modèles différents, souvent avec une gamme de spécifications. Certains sont basiques et faciles à utiliser, tandis que d’autres sont beaucoup plus compliqués et nécessitent souvent un logiciel de support et d’autres équipements. Les personnes qui cherchent à acheter l’un de ces outils sont généralement sages de rechercher les options disponibles et d’examiner attentivement leurs besoins avant de faire un investissement.
Caractéristiques physiques
Un oscilloscope typique est une boîte rectangulaire avec un petit écran, de nombreux connecteurs d’entrée et boutons de commande, et des boutons sur le panneau avant. Une grille appelée le graticule sur la face de l’écran aide à la mesure. Chaque carré du graticule est appelé division. Le signal à mesurer est envoyé à l’un des connecteurs d’entrée, qui est généralement un connecteur coaxial qui utilise un cordon électrique ou un autre câblage. Si la source du signal possède son propre connecteur coaxial, un simple câble coaxial peut suffire ; sinon, un câble spécialisé appelé « sonde de portée » peut être nécessaire, bien que dans ces cas, la sonde soit généralement fournie avec l’appareil.
Fonctionnalité de base
Dans son mode le plus simple et le plus basique, l’appareil trace une ligne horizontale appelée trace à travers le milieu de l’écran de gauche à droite qui se rapporte aux sons entendus et absorbés. L’un des contrôles, le contrôle de la base de temps, définit la vitesse à laquelle la ligne est tracée. Il est généralement calibré en secondes par division. Si la tension d’entrée s’écarte de zéro, la trace est déviée vers le haut ou vers le bas. Une autre commande, la commande verticale, règle l’échelle de la déviation verticale et est calibrée en volts par division. La trace résultante est un graphique de la tension en fonction du temps, avec le passé le plus récent à gauche, le passé le moins récent à droite.
Lorsque le signal d’entrée est ce que l’on appelle « périodique », il est généralement possible d’obtenir une simple trace en réglant la base de temps pour qu’elle corresponde à la fréquence du signal d’entrée. Par exemple, si le signal d’entrée est une onde sinusoïdale de 50 Hz, alors sa période est de 20 ms, la base de temps doit donc être ajustée de sorte que le temps entre les balayages horizontaux successifs soit de 20 ms. Ce mode est appelé balayage continu. Le défaut est que la base de temps principale de l’outil n’est généralement pas parfaitement précise et que la fréquence du signal d’entrée n’est généralement pas parfaitement stable ; en conséquence, la trace peut dériver sur l’écran, ce qui peut rendre les mesures difficiles.
Comprendre le déclenchement
Ces appareils ont généralement une fonction appelée « déclencheur » qui aide à fournir une trace plus stable. Essentiellement, le déclencheur provoque la pause de l’oscilloscope après avoir atteint le côté droit de l’écran, où il attend un événement spécifié avant de revenir au côté gauche de l’écran et de dessiner la trace suivante. L’effet est une resynchronisation de la base de temps sur le signal d’entrée, ce qui empêche la dérive horizontale. Les circuits de déclenchement permettent l’affichage de signaux non périodiques tels que des impulsions simples, ainsi que des signaux périodiques tels que des ondes sinusoïdales et des ondes carrées.
Les types de déclencheurs incluent :
déclencheur externe, une impulsion provenant d’une source externe connectée à une entrée dédiée sur l’oscilloscope ;
déclencheur de front, un détecteur de front qui génère une impulsion lorsque le signal d’entrée franchit une tension de seuil spécifiée dans une direction spécifiée ;
déclencheur vidéo, un circuit qui extrait les impulsions de synchronisation des formats vidéo tels que PAL et NTSC et déclenche la base de temps sur chaque ligne, une ligne spécifiée, chaque champ ou chaque image ; et
déclenchement retardé, qui attend un temps spécifié après un déclenchement sur front avant de démarrer le balayage.
Signaux externes et canaux d’entrée
La plupart des appareils permettent également aux utilisateurs de contourner la base de temps et d’alimenter un signal externe dans l’amplificateur horizontal. C’est ce qu’on appelle le mode XY, et est utile pour visualiser la relation de phase entre deux signaux, comme cela pourrait être fait dans l’ingénierie radio et télévision. Lorsque les deux signaux sont des sinusoïdes de fréquence et de phase variables, la trace résultante est appelée courbe de Lissajous.
Certains oscilloscopes ont des curseurs, qui sont des lignes qui peuvent être déplacées sur l’écran pour mesurer l’intervalle de temps entre deux points, ou la différence entre deux tensions. La plupart des appareils ont également deux canaux d’entrée ou plus, ce qui leur permet d’afficher plus d’un signal d’entrée à l’écran à un moment donné. Habituellement, ils ont un ensemble séparé de commandes verticales pour chaque canal, mais un seul système de déclenchement et une seule base de temps.
Variétés spéciales
Un appareil à double base de temps dispose de deux systèmes de déclenchement afin que deux signaux puissent être visualisés sur des axes temporels différents. Ceci est également connu sous le nom de mode « grossissement ». L’utilisateur intercepte d’abord le signal souhaité à l’aide d’un paramètre de déclenchement approprié. Ensuite, il active la fonction d’agrandissement, de zoom ou de double base de temps et peut déplacer une fenêtre pour examiner les détails du signal complexe.
Parfois, l’événement que l’utilisateur souhaite voir ne peut se produire qu’occasionnellement. Pour capturer ces événements, certains oscilloscopes sont des « scopes de stockage » qui préservent le balayage le plus récent à l’écran. Certains modèles numériques peuvent balayer à des vitesses aussi lentes qu’une fois par heure, émulant un enregistreur à bande. C’est-à-dire que le signal défile sur l’écran de droite à gauche.