- Un oscilloscope permet de visualiser sur son écran la forme de d’ondes de signaux électroniques. Pour ce faire, il est indispensable de connecter une sonde de mesure entre le point de test et l’entrée de l’oscilloscope.
- Les sondes pour oscilloscopes sont conçues pour minimiser leur impact sur le circuit électronique sous test afin d’assurer l’acquisition et l’affichage d’une forme d’onde aussi fidèle que possible au signal original.
- La sonde doit donc être sélectionnée en fonction des caractéristiques du signal à mesurer. Il existe sur le marché une variété de moèles de sondes pour oscilloscopes conçues pour répondre à ces spécificités tant en termes de couverture en fréquences et de gamme de tensions.
- Certaines sondes possèdent en outre des capacités de mesure de tension différentielle, de compensation et d’atténuation ajustables.
- La bande passante et l’impédance de la sonde sont des caractéristiques essentielles. Ces caractéristiques sont garantes d’une capture fidèle et sans distorsion des signaux.
- Parmi la multitude de sondes d’oscilloscopes proposée sur le marché, figurent les traditionnelles sondes passives, les sondes actives, les sondes différentielles, les sondes de rail d’alimentation électrique, les sondes de courant, etc.
Sondes passives
Les sondes dites passives ne requiert aucune source d’alimentation. Ces sondes sont celles qui sont le plus couramment employées avec un oscilloscope. Elles sont généralement livrées avec l’oscilloscope. Elles permettent d’effectuer les mesures en tension les plus courantes. Elles présentent typiquement une résistance et une capacité élevée en entrée. Elles délivrent donc une réponse appropriée à basses fréquences, mais à plus hautes fréquences, elles chargent le circuit sous test de manière inappropriée et déforment les signaux. Il est donc préférable de recourir à des sondes plus sophistiquées lorsqu’il est nécessaire de réaliser des mesures avec une grande précision, de disposer d’une réponse en fréquence rapide, de mesurer des hautes tensions ou des signaux hautes fréquences, d’effectuer des mesures sur des circuits électroniques fragiles.
Sondes actives
Les sondes actives présentent une faible charge capacitive. Une telle sonde est dite active car elle intègre un amplificateur. Elle offre ainsi une meilleure réponse en fréquence et une faible charge du circuit. Elles sont de ce fait plus adaptées aux mesures de signaux haute fréquence et de faible amplitude. Elles offrent une plus large couverture en fréquence (bande passante). De par la charge plus faible exercée sur le circuit sous test, elles sont plus appropriées que les sondes passives pour effectuer des mesures de grande précision et/ou sur des circuits électroniques très sensibles. Intégrant des composants actifs, elles doivent toutefois être alimentées par une source externe. Plus onéreuses et plus fragiles que les sondes passives, les sondes actives sont généralement conçues par les fournisseurs d’oscilloscope pour opérer avec les modèles de leur marque.
Sondes différentielles
Sur un oscilloscope les entrées ne sont pas indépendantes les unes des autres. Elles sont référencées au même potentiel. Les sondes différentielles permettent de s’affranchir de cette contrainte. Elles mesurent la différence de niveau du signal entre deux points de mesure quelconques qui ne sont pas reliés à la masse. Elles permettent ainsi de s’affranchir des problématiques de masse. Elles conviennent donc aux mesures non référencées à la terre, flottantes ou isolées. Il faut donc opter pour des sondes différentielles pour effectuer des mesures sur des circuits haute tension ou des systèmes avec des points de référence flottants. Ce type de sonde est particulièrement adapté à la mesure de signaux haute fréquence ou de signaux à très faible amplitude. Une sonde différentielle exploite un amplificateur différentiel pour soustraire les tensions de deux signaux. Ce qui permet de mesurer un seul signal différentiel sur une entrée de l’oscilloscope.
Les sondes différentielles actives offrent de meilleures supérieures que celles des sondes passives. Elles présentent une réjection en mode commun élevée ainsi qu’une faible capacité d’entrée.
Sondes de rail d’alimentation électrique
Les sondes de rail d’alimentation permettent de mesurer les faibles caractéristiques AC des rails d’alimentation DC. Présentant un facteur d’atténuation typique de 1:1, ce type de sonde ajoute un très faible bruit à la mesure. Certaines sondes intègrent un décalage (offset) pouvant atteindre ±60 V. Ce qui optimise l’utilisation de la sensibilité verticale de l’oscilloscope (par exemple un nombre de bits supérieur du convertisseur analogique/numérique de l’oscilloscope). Ce qui permet de gagner en précision. De plus, le décalage d’offset élimine la nécessité d’utiliser un couplage AC ou de capuchons de blocage DC. Les sondes de rails d’alimentation qui couvrent des bandes passantes jusqu’à plusieurs GHz permettent notamment de capturer des transitoires haute fréquence. Une importante impédance d’entrée réduit les perturbations sur les signaux dur rail d’alimentation à mesurer.
Sondes de courant
Les oscilloscopes sont conçus pour mesurer et reproduire sur leur écran la forme d’onde de signaux en tension. Pour mesurer des courants, il faut recourir à des sondes adaptées à la mesure de courant. Une sonde de courant permet de mesurer le courant qui circule dans un conducteur sans avoir à le dessouder. Il s’agit donc d’une solution non invasive. Les pinces de courant permettent de mesurer des courants continus ou alternatifs sans ouvrir le circuit électrique. Les sondes de courant peuvent notamment exploiter le principe de mesure de courant à effet Hall qui fournit une tension proportionnelle au courant à mesurer ou à visualiser. Les sondes de courant, quel que soit le principe de mesure exploité, détecte l’intensité d’un champ électromagnétique engendré par la circulation du courant dans un conducteur électrique pour la convertir en une tension qui est mesurée par un oscilloscope.
