23 Décembre 2015  |  Technique de mesure
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 10/2015

Des oscilloscopes haute définition

Le mode à haute définition fait passer jusqu’à 16 bits la résolution verticale de deux nouveaux modèles d’oscilloscopes, soit un gain de 256 par rapport aux 8 bits du mode standard. Les courbes visualisées sont donc plus nettes et font ressortir des détails sinon noyés dans le bruit. L’utilisateur bénéficie ainsi de résultats d’analyse encore plus précis.

La haute définition (HD) caractérise l’aptitude des oscilloscopes R&S®RTO et R&S®RTE de Rohde & Schwarz à s’utiliser dans des applications nécessitant impérativement une grande résolution verticale. C’est notamment le cas quand il s’agit d’analyser en détail des composantes à faible tension et que le signal présente en même temps des composantes à haute tension. Par exemple, dans le cas de mesures réalisées sur des alimentations à découpage, pour lesquelles il s’agit de déterminer dans la même foulée les tensions aux bornes du transistor de commutation à l’état passant et à l’état bloqué. Comme la différence de tension peut alors être de plusieurs centaines de volts, la mesure précise des faibles tensions nécessite une résolution supérieure à 8 bits. Un autre exemple est celui de signaux modulés en amplitude à faible taux de modulation, tels que ceux rencontrés dans les applications relatives au radar.
 
 
Augmentation de résolution
Les options à haute définition de ces oscilloscopes font passer jusqu’à 16 bits la résolution verticale des oscilloscopes par filtrage passe-bas numérique en sortie du convertisseur analogique/numérique. Le filtrage réduit la puissance de bruit, améliore le rapport signal/bruit et aboutit à un gain de résolution. La bande passante du filtre passe-bas peut s’adapter en souplesse de 10 kHz à 1 GHz à la caractéristique du signal appliqué. Plus la bande passante du filtre est réduite, plus le gain de résolution et de bruit est grand.
L’augmentation de la résolution fait que les courbes visualisées sont plus nettes et font ressortir des détails du signal qui seraient sinon noyés dans le bruit. Pour pouvoir analyser avec précision ces signaux, la sensibilité d’entrée des oscilloscopes passe à 500 µV/div. Grâce au faible bruit des étages d’entrée et à la très grande précision des convertisseurs analogiques-numériques mono-cœurs, la précision et la dynamique de mesure des oscilloscopes sont très bonnes.
 
Le mode HD
L’activation du mode HD permet à l’utilisateur de bénéficier de résultats de mesure encore plus précis.
Le mode HD offre par rapport au mode de décimation «haute résolution», également supporté par ces oscilloscopes, des avantages déterminants: l’utilisateur sait toujours avec précision, en raison du filtrage passe-bas explicite, quelle est la bande passante du signal disponible, et il n’y a pas d’effets inattendus de repli de spectre. Comme le mode HD ne repose pas sur une décimation, le gain de résolution ne s’accompagne pas d’une réduction de la fréquence d’échantillonnage. Même quand le mode HD est activé, la fréquence maximale d’échantillonnage reste toujours utilisable. Ce qui garantit la meilleure résolution temporelle possible et la meilleure fidélité des détails. En mode HD, le déclenchement peut en outre s’opérer sur les signaux à la meilleure résolution, alors qu’en haute résolution, la décimation n’intervient qu’à l’issue du déclenchement.
 
Puissance de bruit de l’oscilloscope R&S®RTO1044 (modèle à 4 GHz) en fonction de la bande passante du filtre de l’option à haute définition R&S®RTO-K17. La réduction de la puissance de bruit améliore le rapport signal/bruit, ce qui se traduit par un gain de résolution.
 
Déclencher en temps réel sur les moindres détails du signal
La possibilité de déclencher effectivement sur les moindres détails, visibles en mode HD, afin de les analyser de plus près, dépend beaucoup des capacités du système de déclenchement. Le système de déclenchement numérique a la sensibilité qu’il faut pour profiter de la grande résolution du signal. Chacun des échantillons, à résolution pouvant aller jusqu’à 16 bits, est utilisé pour vérifier la condition de déclenchement et peut opérer un déclenchement. Les oscilloscopes sont ainsi en mesure de déclencher même sur les amplitudes les plus faibles et d’isoler les événements pertinents du signal.
L’activation du mode HD n’implique aucun compromis en termes de vitesse ni de possibilités de mesure : le filtrage passe-bas, dont résultent le gain de résolution et la suppression du bruit, s’opère en temps réel dans l’ASIC des oscilloscopes. La fréquence d’acquisition et de traitement reste ainsi élevée, l’oscilloscope continuant de s’utiliser aisément et permettant d’obtenir rapidement les résultats de mesure. Ce faisant, l’utilisateur dispose de toute la panoplie des outils de mesure, tels que mesures automatiques, analyse FFT et mode historique.
 
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