13 Octobre 2017  |  Électronique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2017

Un convertisseur de 10 bit pour de nouveaux oscilloscopes

Convertisseur analogique-numérique de 10 bit, mémoire de 10 Méch. et écran tactile de 10,1’’ sont trois caractéristiques de la nouvelle série d’oscilloscopes R&S®RTB2000. Grâce à leurs nombreuses fonctions, ces instruments permettent de réaliser de nombreuses tâches de mesure dans les secteurs de l’industrie et de l’enseignement.

Les appareils d’entrée de gamme de la série R&S®RTB2000 ne se limitent pas à la simple fonction d’oscilloscope. De nombreux équipements sont disponibles en option: analyseur logique et de protocole, générateur de formes d’onde et de mires ou encore voltmètre numérique. Ils intègrent également des modes de fonctionnement spéciaux pour l’analyse de spectre, les tests de masque, ainsi que l’acquisition prolongée de données. Le débogage dans tous les types de systèmes électroniques s’avère simple et efficace.
 
Fig. 1. L’interface utilisateur de l’oscilloscope R&S®RTB2000 avec barre d’outils et marquage des axes R&S®SmartGrid. Avec l’outil de notes, l’utilisateur dessine directement sur l’écran – une fonction conviviale pour les commentaires et les rapports.
 
 
Un écran tactile à commande gestuelle
Deux fois plus grand que celui d’autres oscilloscopes de cette catégorie, l’écran tactile capacitif de 10,1’’ de cet instrument affiche une résolution de 1280 × 800 pixels, permettant une visualisation détaillée des formes d’onde. Les oscilloscopes R&S®RTB2000 proposent un mode gestuel tactile pour un réglage aisé de la mise à l’échelle, ainsi que pour zoomer ou déplacer une forme d’onde; un mode courant sur les smartphones.
Suite à des études complexes de l’ergonomie, une interface utilisateur dérivée des modèles haut de gamme a été conçue. En outre, elle simplifie l’intégration de produits externes. Une barre d’outils offre un accès rapide aux fonctions fréquemment utilisées. La fonction R&S®SmartGrid, par exemple, exploite l’écran de manière optimale pour la représentation des formes d’onde. Le marquage de tous les axes facilite la détermination rapide des caractéristiques d’un signal. Grâce à l’outil d’annotation, l’utilisateur écrit directement sur l’écran. Il peut ainsi ajouter des annotations ou des repères dans des zones qui l’intéressent (fig. 1).
 
Le convertisseur analogique-numérique remplit une fonction clé
Les oscilloscopes mesurent la tension par rapport au temps. Le convertisseur analogique-numérique remplit ici une fonction clé. Ses caractéristiques déterminent la résolution dans laquelle un appareil peut représenter l’amplitude des signaux mesurés. Depuis des dizaines d’années, la norme est de l’ordre de 8 bit, ou 256 niveaux. Équipé de son propre convertisseur A/N de 10 bit, l’oscilloscope R&S®RTB2000 fournit 1024 niveaux, soit quatre fois plus que d’autres instruments sur ce segment.
 
Fig. 2. Détails des signaux d’une oscillation sinusoïdale qui faiblit : en haut, l’oscilloscope avec sa résolution standard de 10 bit; en bas, le même signal avec un convertisseur A/N de 8 bit.
 
 
Une résolution accrue pour des mesures plus précises
La résolution plus élevée permet des mesures plus précises; elle contribue à distinguer les très petits signaux des très grands. La figure 2 montre l’avantage d’une résolution élevée à la fin d’une fonction sinusoïdale atténuée de façon exponentielle. Pour pouvoir représenter entièrement le niveau de signal de la courbe sinusoïdale, encore élevé au début, une grande mise à l’échelle verticale est nécessaire. Le détail montre la partie de l’axe du temps dans laquelle l’amplitude est déjà fortement affaiblie. En dessous, on peut voir la même courbe représentée sur un oscilloscope doté d’un convertisseur A/N de seulement 8 bit. La résolution de 10 bit est beaucoup plus détaillée. De plus, la représentation sur le modèle R&S®RTB2000 peut encore être améliorée en appliquant la formation de moyennes et une décimation spéciale avec un filtrage passe-bas. Cette amélioration de la résolution peut être décisive pour parvenir à localiser un problème dans un circuit.
 
Une mémoire standard de 10 Méch.
Un oscilloscope présente plusieurs caractéristiques essentielles, comme la bande passante et le taux d’échantillonnage, mais aussi la profondeur mémoire. Cette caractéristique est déterminante pour savoir dans quelle mesure un appareil peut s’avérer adapté au débogage.
Forte de 10 Méch. par canal, la gamme d’oscilloscopes R&S®RTB2000 offre la plus grande mémoire d’acquisition de cette catégorie; en mode entrelacé, cette capacité atteint même 20 Méch. par canal, ce qui permet de mieux détecter les défauts de signaux et les événements critiques. En outre, ces taux d’échantillonnage élevés peuvent être conservés, y compris en cas de longues durées d’acquisition.
 
Fig. 3. La mémoire profonde permet d’enregistrer de longues séquences de signal; une fonction particulièrement utile pour l’analyse de télégrammes de données ou de protocoles série.
 
 
Des durées prolongées pour l’analyse de protocoles de série
Ces durées prolongées sont notamment indispensables pour l’analyse de protocoles de série. Avec la mémoire standard de cet oscilloscope, la longueur d’enregistrement s’avère déjà suffisante pour les télégrammes de données individuels de la plupart des bus (fig. 3). En option, l’appareil peut évoluer vers une mémoire segmentée de 160 Méch.
Dans ce mode, seules les périodes qui comportent des signaux sont enregistrées, comme les données de communication de protocole ou les impulsions, par exemple. Des signaux qui reposent sur un protocole et qui présentent des interruptions de communication, comme c’est le cas dans les systèmes de bus I2C ou SPI, sont ainsi enregistrés sur plusieurs minutes ou heures. Grâce à la taille de segment variable de 10 kéch. à 10 Méch., la mémoire de 160 Méch. est utilisée de façon optimale; plus de 13’000 enregistrements individuels liés sont possibles.
Grâce à la combinaison entre mémoire segmentée et options de décodage et de déclenchement de protocole, l’oscilloscope R&S®RTB2000 devient aussi un analyseur de protocole pour toutes les informations présentes dans des sources de signal analogiques ou numériques.
 
Évoluer selon les besoins
Ces oscilloscopes sont proposés en modèles à deux ou quatre canaux, avec des largeurs de bande de 70, 100 , 200 et 300 MHz. Le modèle d’entrée de gamme à deux canaux est doté d’une largeur de bande de 70 MHz. Différentes clés de licence permettent des mises à niveau jusqu’à une largeur de bande de 300 MHz. Le générateur de mires de 4 bit et l’analyseur logique s’activent eux aussi avec une clé de licence. L’évolutivité des systèmes et la protection des investissements sont ainsi garantis.
 
Aperçu des caractéristiques principales
  • Convertisseur A/N de 10 bit
  • Écran tactile capacitif de 10,1’’
  • Mémoire standard de 10 Méch., 20 Méch. en mode entrelacé
  • Mémoire segmentée de 160 Méch. pour plus de 13’000 enregistrements
  • Plage de fréquences de 70, 100, 200 et 300 MHz
  • Résolution verticale réelle de 1 mV/div
  • Mode historique: analyse d’enregistrements antérieurs
  • 1,25 Géch./s, 2,5 Géch./s en mode entrelacé
  • Analyseur logique et de protocole, générateur de formes d’ondes et de mires, voltmètre numérique, analyse de spectre, test de masque
  • «Education Mode» pour désactiver des fonctions automatiques
  • Fonctions de rapport conviviales
  • Interface utilisateur localisée et aide en ligne
  • Options de mise à niveau via des codes clés
  • Fonction serveur Web pour l’accès distant
  • Vaste éventail de sondes et d’accessoires
 
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