Méthode¶

L’oscilloscope numérique¶

Cette fiche TP a pour but de présenter l’oscilloscope numérique ainsi que les différentes fonctionnalités de ce dernier.

I) Présentation de l’oscilloscope numérique¶

L’oscilloscope est un voltmètre qui se place en dérivation aux bornes du dipôle dont vous désirez visualiser la tension. L’oscilloscope possède, tout comme le GBF, des fiches BNC que vous pouvez connecter à des câbles coaxiaux ou à des adaptateurs BNC-banane.

Les adaptateurs BNC-banane possèdent une borne noire et une borne rouge et, dans ce cas, vous utiliserez :

• borne noire $=$ fil noir $=$ masse,

• borne rouge $=$ fil rouge $=$ signal .

La masse des appareils est le potentiel de leurs carcasses métalliques qui sont reliées à la terre pour des raisons de sécurité.

Donc si vous branchez des adaptateurs banane sur des appareils à carcasse métallique comme le GBF ou l’oscilloscope, toutes les bornes noires doivent être reliées entre elles.

L’oscilloscope possède deux voies (1 et 2) permettant de visualiser deux tensions variables sur la même base de temps.

Le signal à visualiser est préalablement numérisé par un convertisseur analogique-numérique. Cette conversion permet de nombreux traitements du signal visualisé.

II ) Prise en main de l’oscilloscope numérique
A ) Visualisation d’un signal¶

1 ) Manipulation 1: Obtenir un signal à l’écran¶

Protocole¶

On cherche à visualiser un signal carré d’amplitude 5 V de fréquence 1000 Hz sur la voie 1 de l’oscilloscope.

• Allumer votre oscilloscope et le GBF, ne pas les éteindre pendant toute la séance de TP,

• Faire sur les GBF les préréglages nécessaires Function : Squ; Level : $V_{P P}=10,0 \mathrm{~V}$; Freq : 1 kHz

Rappel : La tension $V_{P P}$ est la tension crête à crête :

• Brancher un câble coaxial entre la sortie $50 \Omega$ du GBF et la voie 1 de l’oscilloscope.

• Si le signal ne s’affiche pas, appuyer sur la touche bleue AUTO à droite sur la façade, celui-ci fait le réglage optimal automatiquement, pour afficher votre signal à l’écran. La voie un s’allume.

• Le signal s’affiche sur l’écran ; en haut de l’écran côté gauche (à coté de l’annotation Siglent) apparaît en vert l’annotation Trig’d signifiant que le signal affiché est stable.

2 ) Premières fonctionnalités¶

Voici quelques fonctionnalités à connaître que vous pouvez manipuler pour voir leurs effets sur le signal.

Sensibilité verticale : Ici 1V/div

Protocole¶

Réglage de la sensibilité :¶

• Le bouton “horizontal” permet de modifier la vitesse de balayage, donc la base de temps (sensibilité horizontale). Le réglage est indiqué par la lettre M sous l’écran.

• En tournant le bouton “Vertical” de la voie $1(\mathrm{~V} / \mathrm{mV})$, vous modifiez le gain donc la sensibilité verticale. Le nombre de Volts par division s’affiche en bas d’écran à côté de CH 1 .

Travail à faire :¶

1. Vérifier par le calcul que la période de votre signal ainsi que la valeur de la tension crête à crête correspondent à celles réglées sur le GBF .

B ) Menu de la voie 1 et couplage¶

1 ) Faire apparaître le menu d’une voie¶

Protocole¶

• En appuyant une première fois sur le bouton $\mathbf{1}$, vous faites apparaître le menu de la voie 1 (un autre appui fait disparaître votre tension).

• Dans le menu, appuyer sur le bouton situé à droite de Couplage ; par rotation du bouton intensité situé sous la diode verte, ou par appuis successifs sur le même bouton, vous pouvez modifier les modes d’affichage :

• DC : Ce mode permet la transmission de tout le signal

• AC : Ce mode coupe la composante continue du signal et ne transmet que la partie alternative du signal

• GND : mesure de la tension nulle associée à la masse ; à gauche de l’écran un voyant 1 jaune apparaît au centre de l’écran. Vous pouvez le déplacer en tournant le bouton position situé en dessous de 1. La valeur en tension de cette référence apparaît en bas de l’écran à côté de “Volts pos”.

• Pour faire disparaître le menu, appuyer sur la touche Menu On/Off.

2 ) Manipulation 2: Mode AC et DC de l’oscilloscope¶

Travail à faire :¶

2. Ajoutez une tension continue à votre signal carré (OFFSET : 5 V ). Visualisez votre signal à l’oscilloscope sur la voie 1 .

3. Qu’observez-vous lorsque vous passez du mode DC au mode AC ?

4. Préciser pour chaque mode, en relevant la position du zéro de la tension, la valeur minimale de la tension et la valeur maximale. Justifiez vos observations.

III ) Déclenchement¶

A) Aspects théoriques¶

Le “déclenchement” désigne l’ensemble des réglages qui permettent d’observer un signal stable à l’oscilloscope. Lorsque ces réglages sont inadaptés ou inexistants, le signal observé semble vibre/bouger ou défiler sur l’écran, et son exploitation est impossible.

On souhaite visualiser la tension suivante à l’oscilloscope. Le but étant de l’observer en temps réel.

L’oscilloscope doit donc réaliser une acquisition en continu. Supposons que l’on démarre l’acquisition en un point $A$ du signal au début de l’écran pour finir sur un point $B$ à la fin de l’écran.

L’acquisition se faisant en continu, l’oscilloscope tracera une seconde trace à partir de la gauche de l’écran. Donc, si on ne prend aucune précaution, l’acquisition redémarre à partir du point $B$ et la seconde trace se superpose à la première. Le signal résultant n’est pas lisible.

Pour éviter cela, la deuxième acquisition ne doit pas démarrer à partir de $B$. L’oscilloscope doit attendre de trouver un point de la courbe dans la même configuration que $A$ avant de lancer la deuxième acquisition.

• La tension du nouveau point de départ doit être la même que celle du point $A$ : on parle de niveau de déclenchement

• Le sens de variation du signal autour de ce point doit être le même que pour $A$ : on parle de front

Ainsi, on trouve un point $A^{\prime}$ à partir duquel on commence l’acquisition de la deuxième trace. Le problème est ainsi résolu car on s’aperçoit que la deuxième trace se superpose parfaitement à la première.

B ) Réglage du niveau de déclenchement¶

Le réglage du déclenchement se fait dans le menu Trigger.

• L’icône pente permet de choisir le front (montant ou descendant).

• Pour régler le niveau de déclenchement, il faut appuyer sur le bouton mode sélectionner normal et le bouton level permet de faire varier le niveau de déclenchement.

• Le bouton Source permet de choisir la source sur laquelle on effectue le déclenchement.

Voici quelques vidéos à regarder pour vous familiariser avec les appareils de mesure.

Couplage et déclenchement pour l’oscilloscope https: //www.youtube.com/watch?v=313HwDc--D4

Les mesures à l’oscilloscope https: //www.youtube.com/watch?v=YP7PVmMkPac