Oscilloscope

Un oscilloscope est un instrument de mesure conçu pour visualiser un signal électrique, le plus fréquemment variable au cours du temps.



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Instrument de mesure électrique - Appareil électronique - Électronique

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Définitions :

  • Appareil de mesure qui affiche l'amplitude et la fréquence du signal audio selon le temps. (source : ambiophonie)

Un oscilloscope est un instrument de mesure conçu pour visualiser un signal électrique, le plus fréquemment variable au cours du temps. Il est utilisé par l'ensemble des scientifiques pour visualiser soit des tensions électriques, soit diverses autres grandeurs physiques préalablement transformées en tension au moyen d'un convertisseur adapté.

On peut distinguer le plus souvent les oscilloscopes analogiques qui utilisent directement un multiple de la tension d'entrée pour produire la déviation du spot et les oscilloscopes numériques qui transforment, préalablement à tout traitement, la tension d'entrée en nombre. L'affichage est reconstruit après coup. Il devient alors une fonction annexe de l'appareil qui peut même en être dépourvu, la visualisation du signal étant effectuée par un ordinateur extérieur relié à l'oscilloscope.

Oscilloscope

Les oscilloscopes analogiques

Oscilloscope Tektronix 465 typique de la fin des années 1970.
Accessoire de prise de vue Tektronix modèle C-5A pour film Polaroid à développement instantané.

Ce type d'appareil est en voie d'obsolescence car il ne permet le plus souvent que l'observation de tensions périodiques. Il est de plus en plus remplacé par les oscilloscopes numériques.

Ne sont décrites dans ce paragraphe que des généralités concernant les calibres de tension et la base de temps d'un oscilloscope analogique.

Fonctionnement interne de l'oscilloscope

CRT oscilloscope.png
  1. Électrodes utilisées pour dévier les électrons selon la tension en entrée
  2. Canon à électrons
  3. Flux d'électrons
  4. Bobine de concentration
  5. Face interne de l'écran couverte de phosphore
Figure de Lissajous sur un oscilloscope, avec 90 degrés de déphasage entre les entrées X et Y.

Le signal à mesurer est visualisé sur un tube cathodique le plus souvent vert. La trace de l'oscilloscope est déterminée par deux composantes : une horizontale et une verticale.

Le mode XY permet :

La base de temps

Signaux visualisés par un oscilloscope multitrace.

La base de temps est caractérisée par une tension en dents de scie appliquée aux deux plaques verticales (voir schéma). En même temps, le canon à électrons projette un faisceau d'électrons entre les deux plaques (la densité du faisceau correspond à l'intensité lumineuse)  :

Tension appliquée par l'utilisateur

Les oscilloscopes numériques

Oscilloscope numérique

Contrairement aux modèles analogiques, le signal à visualiser est préalablement numérisé par un convertisseur analogique-numérique (interface A/D). La capacité de l'appareil à afficher un signal de fréquence élevée sans distorsion dépend de la qualité de cette interface. La visualisation reste évidemment analogique.

Les principales caractéristiques à prendre en compte sont :

L'appareil est couplé à des mémoires servant à stocker ces signaux ainsi qu'à un certain nombre d'organes d'analyse et de traitement qui permettent d'obtenir de nombreuses caractéristiques du signal observé :

L'affichage du résultat s'effectue de plus en plus fréquemment sur un écran à cristaux liquides, ce qui rend ces appareils faciles à déplacer et , nettement moins gourmands en énergie.

Les oscilloscopes numériques ont désormais totalement supplanté leurs prédécesseurs analogiques, grâce à leur plus grande portabilité, une plus grande facilité d'utilisation et , en particulier, leur coût réduit.

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