Qu’est-ce qu’une sonde passive ?
Une sonde passive est une connexion électrique entre le signal au point de mesure et la borne d’entrée d’un oscilloscope.
Dans le cas de l’observation de formes d’ondes à l’aide d’un oscilloscope, on peut dire qu’il s’agit d’un dispositif de transmission du signal à mesurer du point de mesure à l’oscilloscope.
Les sondes d’oscilloscope peuvent être des sondes actives avec un circuit d’amplification du signal intégré ou des sondes passives constituées uniquement de composants passifs, mais cet article se limitera à ces dernières.
Utilisations des sondes passives
Les sondes passives sont utilisées pour détecter des signaux aux points de mesure lors de l’observation de formes d’ondes de signaux à l’aide d’un oscilloscope.
La tension au point appliqué est transmise à l’oscilloscope. Pour observer directement des formes d’ondes de courant, il faut utiliser des sondes de courant.
Principe des sondes passives
L’utilisation d’une sonde ne garantit pas une observation précise des formes d’onde sur un oscilloscope. Pour obtenir des mesures précises, la sonde doit être manipulée avec soin.
1. Influence de la sonde sur le circuit testé
Lorsqu’un oscilloscope et une sonde passive sont combinés pour l’observation de la forme d’onde, on peut supposer que “le circuit testé est connecté à l’impédance combinée de l’impédance d’entrée de l’oscilloscope et de l’impédance de la sonde”. En d’autres termes, la sonde possède une résistance intégrée Rp et un condensateur de régulation Cp en parallèle, ainsi qu’une capacité parasite Cs dans la section du câble de la sonde.
Comme la borne d’entrée de l’oscilloscope consiste en un circuit parallèle d’une résistance d’entrée Ri (1 MΩ) et d’une capacité d’entrée Ci, il est important de tenir compte de cette impédance combinée.
2. Comment régler Cp
Pour obtenir un taux d’atténuation constant avec la sonde quelle que soit la fréquence, Cp doit être ajusté pour satisfaire l’équation suivante.
Cp = (Cs + Ci) × Ri / Rp
Le condensateur de réglage Cp est de type semi-fixe et doit être réglé à la valeur optimale en combinaison avec l’oscilloscope lui-même. L’oscilloscope dispose d’une borne de sortie à ondes carrées pour le réglage de la valeur optimale du condensateur de réglage.
Connectez la pointe de la sonde à cet endroit et modifiez la valeur de Cp de manière à ce qu’une onde carrée s’affiche sur l’écran de l’oscilloscope.
Autres informations sur les sondes passives
1. Comment utiliser les sondes passives
Les sondes passives sont utilisées pour les mesures à l’oscilloscope et sont sélectionnées parmi trois rapports d’atténuation de 1:1, 1:10 et 1:100 avec la résistance intégrée Rp, en fonction des caractéristiques du circuit testé.
Sonde 1:1
Sonde sans résistance intégrée Rp et sans condensateur de régulation Cp. Le signal est appliqué directement aux bornes d’entrée de l’oscilloscope, de sorte que l’impédance d’entrée de l’oscilloscope de 1 MΩ et la capacité d’entrée Ci sont connectées au circuit testé.
Il faut faire attention si le circuit testé a une impédance élevée, car cela affectera le circuit de mesure. D’autre part, lorsqu’il s’agit de petits signaux, la sensibilité d’entrée de l’oscilloscope peut être utilisée telle quelle, ce qui est avantageux en termes de niveau de signal par rapport à d’autres types de signaux qui passent par une sonde Rp.
Sonde 10:1
Il s’agit d’une sonde générale couramment utilisée avec une résistance interne Rp de 9 MΩ. L’impédance d’entrée est de 10 MΩ en combinaison avec un oscilloscope, ce qui la rend facile à utiliser avec une influence minimale sur le circuit testé.
Sonde 100:1
Avec une résistance intégrée Rp99MΩ et un condensateur Cp pour le réglage, cette sonde a un facteur d’atténuation de 1/100 et est principalement utilisée lorsque la tension du signal dépasse 100V. Une autre caractéristique est l’impédance d’entrée extrêmement élevée de 100 MΩ, qui a un impact particulièrement faible sur le circuit testé.
Points de connexion pour les fils de terre
Une attention particulière doit être accordée à la connexion des fils de terre et à leur manipulation lors de l’utilisation de sondes passives. Lors de l’observation simultanée de plusieurs points sur un oscilloscope multicanal, les fils de masse de chaque sonde de canal doivent être connectés à un seul point commun (de préférence un point de masse unique).
S’ils sont connectés à des lignes de masse différentes, des boucles de masse peuvent affecter négativement la mesure de petits signaux.
Longueur des fils de terre
Des fils de terre plus longs sont plus avantageux en termes de connexion au point de mesure, mais lors de l’observation de signaux à haute fréquence, des phénomènes défectueux tels que la sonnerie et d’importantes fluctuations de l’amplitude du signal peuvent se produire. Cela est dû à la résonance entre l’inductance inductive du fil de terre et la capacité de la borne d’entrée de la sonde, qui fait que l’amplitude devient extrêmement grande à proximité de la fréquence de résonance.
Par conséquent, lors de l’observation de signaux à haute fréquence (10 MHz ou plus), il convient d’envisager l’utilisation d’un ressort de masse ou d’un dispositif similaire à la place du câble de masse.
2. Caractéristiques de fréquence des sondes
Un instrument de mesure pour l’observation de formes d’onde se compose d’un corps d’oscilloscope et d’une sonde, et la largeur de bande de fréquence et le temps de montée du système de mesure combinant les deux déterminent les principales performances de mesure. Par conséquent, la largeur de bande de fréquence et le temps de montée sont publiés en tant que spécifications pour chaque corps d’oscilloscope et chaque sonde combinée.
3. Capacité de flottaison du câble
La capacité de flottaison du câble est un facteur qui influence considérablement la réponse en fréquence d’une sonde. Plus la fréquence est élevée, plus la réactance capacitive due à la capacité flottante est faible, ce qui augmente la charge sur le circuit testé.
Il en résulte des effets négatifs tels qu’un rétrécissement de la bande passante de la sonde elle-même et des temps de montée plus lents. La capacité parasite d’une sonde dépend également de la longueur du câble, et plus le câble est long, plus la capacité parasite a tendance à être élevée ; il est donc avantageux pour la réponse en fréquence que la longueur de la sonde soit aussi courte que possible.