oscilloscopes R&S RTO et R&S RTE de Rohde & Schwarz

Oscilloscopes : tout savoir sur le déclenchement sur zone

  • Les technologies de déclenchement sur zone gagne en popularité.
  • Ces technologies complètent les modes de déclenchement traditionnels proposés sur un oscilloscope.
  • Elles permettent d’isoler des événements là où les modes de déclenchement matériels affichent leurs limites.
  • Joel Woodward, chargé de la stratégie de développement des oscilloscopes de Rohde & Schwarz, répond à cinq questions que les ingénieurs doivent se poser à propos du mode de déclenchement sur zone d’un oscilloscope.

 

L’oscilloscope reste l’instrument indispensable pour tous dépannages ou identification de problèmes. Le mode de déclenchement est la principale fonctionnalité grâce à laquelle les ingénieurs peuvent isoler des événements spécifiques avec un oscilloscope. Les oscilloscopes sont dotés de capacités de déclenchement matérielles standards sur des événements tels que des fronts, des largeurs d’impulsion, des trames et divers autres paramètres. Ces modes traditionnels de déclenchement excellent dans l’isolation d’événements rares mais il ne sont pas de nos jours suffisants.

Un utilisateur peut par exemple être capable de visualiser une anomalie, mais les options de déclenchement disponibles ne sont pas à même d’isoler cet événement. Le mode de déclenchement graphique, également appelé déclenchement sur zone, est une technologie complémentaire aux traditionnels modes de déclenchement basés sur du matériel. Cela offre aux utilisateurs d’oscilloscopes une flexibilité de déclenchement supplémentaire. Les ingénieurs qui veulent exploiter et évaluer les solutions de déclenchement sur zone des divers fabricants d’oscilloscopes tireront profit des réponses à ces cinq questions.

 

1- Qu’est ce que le déclenchement sur zone ?
Comprendre la technologie de déclenchement sur zone permet aux utilisateurs de déterminer quand son utilisation est pertinente et quand cela ne constitue pas une solution appropriée. Comment fonctionne le déclenchement sur zone ? La réponse est on ne peut plus simple. Les utilisateurs tracent une ou plusieurs zones sur l’écran de l’oscilloscope tel que l’illustre la figure 1.

Chaque zone peut être configurée selon les conditions “doit traverser” ou “ne doit pas traverser”. A chaque nouvelle acquisition, l’oscilloscope explore les échantillons enregistrés. Si l’acquisition correspond aux conditions de zone définies par l’utilisateur, l’oscilloscope affiche les données. Si l’acquisition ne correspond pas à ces conditions, il les écarte. Ainsi, seules les acquisitions répondant aux conditions de zone spécifiées par l’utilisateur sont affichées à l’écran de l’oscilloscope.

Le déclenchement sur zone est habituellement mis en oeuvre après avoir réalisé une acquisition à partir d’un mode de déclenchement traditionnel tel qu’un déclenchement sur front. Ce qui permet de réduire le spectre d’événements potentiels, et d’employer le mode de déclenchement sur zone pour identifier des événements spécifiques.

 

Rohde & Schwarz déclenchement sur zone fig. 1

  1. Figure 1: Le mode de déclenchement sur zone complète les modes de déclenchement traditionnels reposant sur du matériel en permettant aux utilisateurs de dessiner une ou plusieurs zones que le signal doit ou ne doit pas traverser. L’oscilloscope affiche seulement les acquisitions qui remplissent les conditions de zone et écarte les autres. Dans cet exemple, le R&S RTO2000 exploite quatre zones pour isoler la trame 0, 1, 0, 1.

 

2. Pourquoi l’utiliser?
Le déclenchement sur zone permet à l’utilisateur de spécifier graphiquement les conditions de déclenchement. Ce qui est souvent plus simple à réaliser que de paramétrer des modes de déclenchement traditionnels pour obtenir le même résultat. Le plus souvent, il fournit une aide précieuse aux ingénieurs en isolant des événements particuliers qui ne pourraient être captés par les modes de déclenchement traditionnels.

En voici quelques exemples. Les cycles de lecture écriture d’une mémoire DDR (Double data rate) présentent des formes d’ondes dont l’amplitude varie légèrement. Identifier les cycles d’écriture et de lecture se révèle impossible avec un déclenchement traditionnel, mais c’est une opération très simple avec le déclenchement sur zone. L’utilisateur trace simplement un petit carré sur la partie de la forme d’onde qui varie entre le cycle de lecture et d’écriture et il n’a plus qu’à indiquer “doit traverser” ou “ne doit pas traverser” dans la zone concernée afin que l’oscilloscope n’affiche que les cycles souhaités.

Le déclenchement sur zone peut être employé pour visualiser des acquisitions qui présentent des fronts non-monotons. Il peut être utilisé pour identifier une trame séquentielle de 0 et de 1 en dessinant une zone pour chaque période d’horloge. On peut aussi y avoir recours pour isoler graphiquement des paquets de données de bus série. L’utilisateur peut par exemple dessiner une zone là où l’USB transmet des paquets de données afin d’afficher uniquement ceux-ci.

 

3. Quelles sources peuvent être utilisées avec le déclenchement sur zone ?
Les modes de déclenchement matériels traditionnels opèrent exclusivement sur les canaux numériques ou analogiques de l’oscilloscope. Comme le déclenchement sur zone repose sur un algorithme postérieur à l’acquisition, cette technologie peut recourir à une plus large gamme de sources. De récentes évolutions dans ce domaine autorisent l’utilisateur à opter pour une fonction mathématique en tant que source. L’utilisateur peut spécifier une zone qui s’appuie sur une équation mathématique ou un traitement FFT. Cette avancée offre des capacités exceptionnelles impossibles avec des circuits de déclenchement matériels ou avec la technologie de déclenchement sur zone de précédente génération.

Par exemple, dans le domaine fréquentiel, un utilisateur peut exploiter le déclenchement sur zone pour isoler tous les événements lorsque la puissance d’un pic latéral du spectre dépasse un niveau déterminé. Ou encore dans le domaine temporel, lorsqu’une sonde de courant et de tension sont connectées à l’oscilloscope, il est possible de ne visualiser que les événements lorsque le seuil de puissance, produit de la tension et du courant mesurés par les sondes, dépasse une valeur spécifiée. L’intégration de traitement mathématique en tant que source de déclenchement rend ce mode de déclenchement sur zone incroyablement performant et permet d’être employé tel que l’illustre les figures 2 et 3.

 

  1. Rohde & Schwarz déclenchement sur zone fig. 2
    Figure 2: Les récentes innovations concernant le déclenchement sur zone autorisent cette technologie d’être employée avec des fonctions mathématiques en complément des canaux de l’oscilloscope. Dans cet exemple, deux sondes unipolaires passives sont connectées au R&S RTO2000 aux signaux USB D- et D+ qui s’affichent en haut de l’écran. Le déclenchement sur zone a été configuré pour opérer sur une fonction mathématique qui exploite les deux signaux unipolaires pour afficher le signal différentiel résultant qui s’affiche en bas de l’écran.

 

  1. Rohde & Schwarz declenchement sur zone fig. 3Figure 3 : Dans cet exemple, l’utilisateur a paramétré sur le R&S RTO2000 un déclenchement sur zone dans le domaine fréquentiel. L’oscilloscope capturera et affichera uniquement les acquisitions pour lesquels la puissance des pics latéraux du spectre dépasse un certain niveau.

 

4. Quels sont les défauts?
La plupart des innovations technologiques présentent des inconvénients. Le déclenchement sur zone n’échappe pas à la règle. Souvenez vous qu’il s’agit d’une technique de post-traitement. Ce qui a une double conséquence. Le post-traitement ralentit le taux de rafraîchissement de l’oscilloscope. Il n’est pas exceptionnel que le déclenchement sur zone le réduise d’un facteur 100. Ce qui donne le sentiment d’un contrôle plus lent de l’oscilloscope.

Les exigences de traitement complémentaire conduisent également à une augmentation du temps mort entre deux acquisitions. Le déclenchement sur zone n’est donc efficace uniquement pour les signaux répétitifs. Le temps de traitement nécessaire pour exécuter le déclenchement sur zone souhaité varie selon la gamme d’oscilloscope du constructeur et dépendra fortement de la profondeur mémoire exploitée ainsi que du type et du nombre de sources de zone. En résumé, les modes de déclenchement matériels traditionnels sont les seuls capables de capturer des événements furtifs ou non répétitifs.

 

5. Comment évaluer les solutions des fabricants?
Si vous pensez ajouter le mode de déclenchement sur zone à un des vos oscilloscopes ou en évaluer les possibilités en vue de l’acquisition d’un nouvel oscilloscope, voici quelques points sur lesquels il faut prêter attention afin de comparer les diverses solutions. Le déclenchement sur zone est en général disponible sur des oscilloscopes de plusieurs centaines de mégahertz de bande passante et plus avec des capacités de traitement suffisantes. Demandez au fabricant quels sont les modèles qui supportent le déclenchement sur zone. Lorsque cette option est disponible sur l’oscilloscope, elle est activée sur la plupart des oscilloscopes destinés aux démonstrations afin de pouvoir l’évaluer. Lorsque le mode de déclenchement sur zone est proposé en option, les vendeurs d’oscilloscopes propose une licence pour une période d’essai.

La grande différence entre les différents constructeurs se situe au niveau des sources sur lesquelles opèrent le déclenchement sur zone. Toutes les applications de déclenchement sur zone permettent à l’utilisateur de spécifier un canal analogique comme source. Une plus petite partie des fabricants permet l’application de fonctions mathématiques à des zones. Les fonctions mathématiques sont couramment réservées à l’analyse de puissance et aux signaux différentiels.

Pourtant, le déclenchement sur zone s’appuyant sur des sources mathématiques peut être extrêmement précieux puisque les déclenchement traditionnels ne peuvent traiter des fonctions mathématiques. L’application de déclenchement sur zone que vous évaluez supporte-t-elle les traitements FFT? Les modes de déclenchement matériels fonctionnent sur des signaux dans le domaine temporel et ne peuvent être employés dans le domaine fréquentiel. Le déclenchement sur zone est donc le seul moyen pour un oscilloscope de déclencher dans le domaine fréquentiel.

Une autre différence entre les fabricants se situe au niveau du temps de traitement consacré au déclenchement sur zone. Il est possible de mesurer le taux de rafraîchissement dans une configuration de déclenchement sur zone spécifique mais il faut savoir que celui-ci est ralenti pour tous les oscilloscopes. Le déclenchement sur zone peut dont rater des événement peu fréquents. Les modes de déclenchements matériels sont les seuls méthodes garantissant qu’aucun événement n’échappera à l’oscilloscope. C’est pour cette raison que l’impact sur le taux de rafraîchissement ne peut être un élément de comparaison significatif, sauf si les contrôles sont vraiment ralentis ou que l’affichage est significativement perturbé par le faible taux de rafraîchissement.

D’autres caractéristiques diffèrent d’un fabricant d’oscilloscopes à un autre. Certains constructeurs vont permettre à l’utilisateur de dessiner uniquement des zones en forme de rectangle alors que pour d’autres il est possible de tracer des zones de formes arbitraires. Bien que les rectangles conviennent à de nombreuses applications, la possibilité de créer une forme arbitraire va permettre d’isoler des événements qui réclament davantage de précision. Est-il aisé de modifier la taille, la forme, la source et le type de la zone ? Essayez d’ajouter ou de supprimer des zones sur les oscilloscopes que vous évaluez. Les utilisateurs ont tendance à ajouter et/ou supprimer des zones plus fréquemment que ce qu’ils pensaient initialement.

Le mode de déclenchement sur zone est une technologie qui complète les modes de déclenchement traditionnels d’un oscilloscope. Cette solution gagne en popularité. Pour les utilisateurs qui ne se sont pas encore intéressés aux applications de déclenchement sur zone, la technologie continue d’évoluer et peut contribuer à isoler des événements pour lesquels les déclenchements traditionnels reposant sur des technologies matérielles affichent leurs limites. Les dernières évolutions concernent la possibilité d’appliquer des conditions de zone reposant sur des fonctions mathématiques et des traitements FFT. Pour les signaux répétitifs, le déclenchement sur zone constitue un excellent outil complétant la mise en oeuvre préalable des technologies de déclenchement traditionnels.

  1. Auteur: Joel Woodward, Rohde & Schwarz USA
    Joel Woodward est chargé de la stratégie de développement des oscilloscopes de Rohde & Schwarz. Il travaille dans le domaine du test et de la mesure depuis 27 ans. Il est ingénieur électricien et informaticien de l’Université Brigham Young. Il dispose d’un MBA de l’université Regis. Il a achevé ses études à l’Havard Business School et a déposé un brevet sur le débogage de composants FPGA. Ses autres centres d’intérêt concernent la photographie numérique et la randonnée dans les parcs nationaux.
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