COMMENT UTILISER L’OSCILLOSCOPE

Nous pouvons affirmer que l’électronique ne serait pas ce qu’elle est aujourd’hui sans cet instrument qui l’a accompagnée tout au long de son spectaculaire développement, jusqu’à devenir maintenant partie intégrante de son histoire : l’oscilloscope.

A part les mesures de tensions continue et alternative, avec un oscilloscope il est possible de déterminer avec une bonne approximation une fréquence, de mesurer le déphasage entre deux ondes, d’évaluer la distorsion d’un signal, de quantifier la valeur de "ripple" (ondulation résiduelle) d’une tension redressée et tant d’autres choses que nous examinerons en détail lorsque nous aborderons la partie mesures.

Face avant d’un oscilloscope standard. Les flèches lettrées indiquent les fonctions.

A = connecteurs BNC d’entrée pour le CH1 comme pour le CH2

B = sélecteur pour coupler le signal d’entrée en AC-GND-DC

C = sélecteur pour faire varier la sensibilité d’entrée du canal CH1 et du canal CH2

D = poussoirs pour sélectionner séparément le canal CH1-CH2 ou les deux

E = sélecteur de "Time/div." ou base de temps

F = sélecteur pour le choix du couplage du "Trigger Coupling"

G = sélecteur pour choisir la source du "Trigger" et où l’adresser

H = sélecteur pour sélectionner la fonction "Auto-Normal-Single" du "Trigger"

L’écran de l’oscilloscope se compose d’un rectangle quadrillé divisé en dix carreaux horizontaux et huit verticaux. Au centre se trouve une croix divisant les côtés de chaque carreau en cinq parties, ce qui est très utile pour effectuer des mesures de précision.

Les commandes de l’oscilloscope

Même si la disposition des commandes change d’un oscilloscope à un autre, ce qui ne change pas, ce sont les indications, les marquages, toujours en anglais.

POWER : cet interrupteur, constitué d’un poussoir, sert à alimenter les circuits de l’appareil avec le secteur 120 V. Quand on le presse, une LED témoin de mise sous tension s’allume.

INTENSITY : selon les conditions de lumière ambiante, il peut être utile d’augmenter ou de diminuer la luminosité du tracé apparaissant à l’écran. Cette fonction s’active à l’aide du petit bouton "INTENSITY" en face avant. Quand vous réglez ce bouton, ne paramétrez pas une luminosité excessive, car vous augmenteriez en même temps l’épaisseur du trait.

FOCUS : cette commande sert à régler la netteté du tracé à l’écran. Elle est à régler jusqu’à ce que le tracé à l’écran soit bien net, bien défini.

SCALE ILLUM. : ce bouton de commande permet d’augmenter ou diminuer la luminosité du réticule gradué.

CAL : en face avant vous trouvez toujours une borne dépassante avec l’indication d’une tension, par exemple 0,5 Vpp.

INPUT X et Y : tous les oscilloscopes étant aujourd’hui des double trace, la face avant est toujours divisée en deux sections identiques. La section gauche, à laquelle est appliqué le signal correspondant au premier tracé, est le CH1 ou Input X. La section droite, à laquelle est appliqué le signal correspondant au second tracé, est le CH2 ou Input Y. Pour chacune des deux sections, un connecteur d’entrée indiqué Input X pour le CH1 et Input Y pour le CH2 est présent, ainsi qu’un bouton de Position, un sélecteur Volts/Div. et un sélecteur d’entrée AC-GND-DC.

INPUT CH1 ou X : sur cette entrée X est toujours appliqué le signal AC ou DC à visualiser. A proximité de ce connecteur peut être reportée la tension maximale AC ou DC que l’on peut appliquer à l’appareil sans risquer de l’endommager, ainsi que l’impédance d’entrée en continu et la capacité. Les impédances sont généralement normalisées à 1 mégohm, la capacité entre 15 et 30 pF. Quand ces indications ne sont pas reportées, vous devez les rechercher dans le manuel fourni avec l’appareil.

VOLTS/DIV. : ce bouton, pouvant avoir dix positions ou même plus, sert à modifier la sensibilité d’entrée de l’oscilloscope. A chaque position correspond une sensibilité exprimée en V/division et cela signifie que la tension indiquée dans le bouton détermine un déplacement du tracé à l’écran d’un carreau vertical.

VARIABLE : au centre du bouton du sélecteur V/div. se trouve toujours un second petit bouton, permettant de faire varier, en continu, la valeur de V/div. indiquée sur le sélecteur, ce qui permet d’atténuer à volonté l’amplitude du tracé apparaissant à l’écran. Il est évident qu’en agissant sur ce petit bouton, les valeurs des V/div. ne correspondent plus aux indications du grand bouton de sélection et donc, afin d’éviter toute erreur de lecture, ce petit bouton est toujours placée, après usage, en position CAL, soit mesure calibrée, car alors l’atténuation variable est exclue.

POSITION : ce bouton permet de positionner le tracé du signal à l’écran dans le sens vertical.

AC-GND-DC : ce commutateur permet de sélectionner le type de couplage que nous voulons utiliser pour appliquer le signal sur les étages amplificateurs présents à l’intérieur de l’oscilloscope.

position AC = cette position est utilisée pour des mesures de tension alternative, en effet, le signal appliqué à l’entrée entre dans les étages internes à travers un condensateur de découplage interdisant l’entrée de toute tension continue dans l’amplificateur de l’oscilloscope.
position GND = cette position, signifiant "ground", est utilisée pour court-circuiter à la masse l’étage d’entrée de l’oscilloscope.
position DC = cette position est utilisée pour mesurer la tension continue. Aucun condensateur n’étant interposé, le tracé se déplace vers le haut de l’écran si nous appliquons une tension positive et vers le bas si la tension est négative.

Les commandes VERTICAL MODE

Tous les oscilloscopes comportent d’autres commandes servant à sélectionner le mode de visualisation des deux canaux. Dans certains oscilloscopes ces commandes sont constituées par un commutateur à glissière, dans d’autres par un sélecteur à poussoirs. De toute façon ces commandes nous permettent de choisir les fonctions suivantes :

CH1 - CH2 - CHOPPER - ALTERNATE

CH1 : si cette commande est sélectionnée, nous pouvons visualiser à l’écran le signal du canal 1 seul.
CH2 : si cette commande est sélectionnée, nous pouvons visualiser à l’écran le signal du canal 2 seul.

Pour visualiser les deux canaux, nous devons sélectionner la fonction "CHOPPER" ou bien "ALTERNATE".

CHOPPER : s’utilise principalement pour visualiser tous les signaux ayant une fréquence inférieure à 5 kHz environ, ce qui correspond à une position du sélecteur "Time/div.", allant de .5 s/div. (lire 0,5 seconde par division) à .2 ms/div. (lire 0,2 milliseconde par division). Si deux signaux apparaissent à l’écran en pointillé, cela signifie que vous visualisez des ondes dont la fréquence est supérieure à 5 kHz. Pour éliminer cet inconvénient, il suffit de commuter sur la position "ALTERNATE".
ALTERNATE : s’utilise principalement pour visualiser les signaux de fréquence supérieure à 5 kHz environ, ce qui correspond à une position du sélecteur "Time/div." allant de .2 ms/div. à .1 μs/div. (lire microseconde par division).

TIME/DIV. : cette commande est constituée d’un sélecteur rotatif à plusieurs positions. Chaque position correspond à une durée précise, exprimée en secondes, millisecondes et microsecondes. Cette commande permet de faire varier le temps mis par le tracé pour effectuer un parcours à l’écran égal à un carreau horizontal. La commande "Time/div." permet d’utiliser l’oscilloscope également comme fréquencemètre car, en connaissant le temps de "Time/div." et en comptant combien de carreaux horizontaux occupe une onde complète, qu’elle soit sinusoïdale, carrée ou rectangulaire, on peut trouver la fréquence.

POSITION : ce bouton permet de déplacer le tracé à l’écran de gauche à droite et vice versa.

Le "trigger" dans l’oscilloscope

Le "trigger" dans l’oscilloscope est une commande permettant de bloquer à l’écran le tracé du signal analysé. Sans cette commande, le tracé à l’écran ne serait pas fixe, mais se déplacerait continuellement de gauche à droite et vice versa. Le "trigger" est toujours subdivisé en trois sections séparées.

Auto, signifie automatique : c’est le position la plus utilisée car elle permet de bloquer à l’écran automatiquement le tracé du signal visualisé. Si le tracé à l’écran n’est pas fixe, c’est qu’il n’est pas parfaitement synchronisé et donc, pour le fixer, vous devez agir sur le bouton "Level" (niveau).

Normal : c’est une position utilisée seulement pour des mesures particulières car, si l’on applique un signal sur l’entrée, celui-ci n’apparaît pas tout de suite à l’écran. Pour le faire apparaître, il faut tourner le bouton "Level" jusqu’à trouver la position où la flèche apparaît.

Single, signifie balayage simple : c’est une commande utilisée seulement pour photographier des impulsions simples, en effet, si l’on presse ce poussoir on obtient un seul et unique balayage.

TRIGGER SOURCE (source du déclencheur) : cette commande permet de choisir la source de déclenchement et où l’adresser. Normalement les positions de ce commutateur sont : Normal - CH1 - CH2 - Line - Ext.

Normal : le signal de synchronisation est prélevé à l’intérieur de l’oscilloscope. Si l’on applique deux signaux sur les entrées CH1 et CH2, pour synchroniser le signal du canal CH1 nous devons presser dans le "Vertical Mode" le poussoir CH1 et pour synchroniser le signal du canal CH2 dans le "Vertical Mode" le poussoir CH2.
CH1 : n’est synchronisé, c’est-à-dire fixé, que le tracé du signal appliqué sur CH1 ou entrée X.
CH2 : n’est synchronisé, c’est-à-dire fixé, que le tracé du signal appliqué sur CH2 ou entrée Y.
LINE (ligne secteur) : pour la synchronisation du signal on utilise la fréquence du secteur 120 V 60 Hz.
EXT (externe) : le synchronisme du tracé s’effectue par l’intermédiaire d’un signal externe à appliquer sur le connecteur "EXT. Trigger Input".

TRIGGER COUPLING (couplage du déclencheur) : cette commande permet de sélectionner un de ces cinq types de couplage : AC - DC - LF - HF - TV:

AC (courant alternatif) : le signal à visualiser est relié au "trigger" par un condensateur de façon à éliminer la composante continue.
DC (courant continu) : le signal à visualiser est relié directement au "trigger" sans aucun condensateur.
LF ("Low Filter", filtre passe-bas) : le signal passe à travers un filtre atténuant les fréquences inférieures à environ 5 kHz. Cette fonction est utilisée pour synchroniser des signaux complexes, pour lesquels il faut éliminer toutes les fréquences inférieures à environ 5 kHz.
HF ("High Filter", filtre passe-haut) : le signal passe à travers un filtre atténuant les fréquences supérieures à 50 kHz. Cette fonction est utilisée pour synchroniser des signaux pour lesquels il faut éliminer toutes les fréquences supérieures à environ 50 kHz.
TV : sert quand il faut se synchroniser sur les formes d’ondes diverses et complexes présentes dans un téléviseur.

TRIGGER LEVEL (niveau du déclencheur) : ce bouton est doté d’un index pouvant se placer en position centrale, à gauche (signe –) ou à droite (signe +). Pour utiliser cette commande, il faut que le "Trigger Mode" soit en position Normal. En tournant le bouton "Level", on peut faire varier le point de synchronisation sur le signal. Si le bouton est au centre, la synchronisation du signal se produit au moment où le signal passe par zéro. En tournant le bouton vers le signe +, on déplace le point de synchronisation vers le haut. Si on le tourne vers le signe –, on le déplace vers le bas.

SLOPE (pente) : la fonction "Slope" permet de synchroniser le déclencheur sur le front de descente ou sur le front de montée du signal à visualiser. Sur certains oscilloscopes la fonction est activée par un poussoir. Quand le poussoir est relâché, l’oscilloscope se synchronise sur le front de montée et quand il est pressé sur le front de descente. Parfois, à côté du poussoir sont indiqués le symbole du front de montée et celui du front de descente associés au mot "IN" (pressé) ou au mot "OUT" (relâché). Sur certains oscilloscopes vous pouvez trouver la commande de la fonction "Slope" avec le bouton "Level". Dans ce cas, en tournant le bouton vers la gauche ou vers la droite, la valeur du "Level" varie et la fonction "Slope" est activée en tirant vers l’extérieur ou en poussant vers l’intérieur ledit bouton. Une indication est présente sous le bouton pour mentionner les deux fonctions du "Slope" et précisément :

IN+ : signifie qu’en enfonçant le bouton (IN) on synchronise le signal sur le front de montée ou positif du signal,
OUT– : signifie qu’en tirant le bouton (OUT) on synchronise le signal sur le front de descente ou négatif du signal.
HOLD OFF (arrêt image) : ce bouton est utilisé pour arrêter l’image sur l’écran lorsque le signal à analyser est particulièrement complexe. Normalement il est sur la position indiquée min. Quand il n’est pas possible d’arrêter l’image du signal par l’intermédiaire du poussoir Auto et du bouton "Level", on a recours à la commande "Hold-off": dans ce cas, on part de la position min et on commence à tourner progressivement le bouton de "Hold-off" jusqu’à obtenir à l’écran l’image fixe du signal.