Qu’est-ce qu’un oscilloscope d’échantillonnage ?
Un oscilloscope est un type d’instrument de mesure électrique qui affiche les variations des signaux électriques (tensions) dans le temps sous forme d’ondes.
Ils sont également appelés oscilloscopes d’échantillonnage à temps équivalent. Cela concerne l’échantillonnage multiple à différentes positions du point d’échantillonnage et il est utilisé pour capturer des signaux répétitifs.
Les oscilloscopes d’échantillonnage n’ont pas d’atténuateurs ni de circuits d’amplification à l’étape précédente. Ils sont donc spécialisés dans la mesure des signaux à grande vitesse.
Utilisations des oscilloscopes d’échantillonnage
L’utilisation de base des oscilloscopes consiste à vérifier les changements dans les signaux électriques. Outre la tension, de nombreux phénomènes peuvent être mesurés, notamment la température, l’humidité, la vitesse et la pression.
Les principaux usages des oscilloscopes d’échantillonnage sont la mesure de signaux électriques à grande vitesse, de signaux optiques et de mesures d’impédance par TDR (Time Domain Reflectometry).
La TDR peut être utilisée pour évaluer directement la qualité (intégrité du signal) des signaux numériques circulant à travers les cartes de circuits imprimés et les câbles qui les relient. Il est également utilisé pour mesurer les performances des LSI et analyser les défauts.
Principe des oscilloscopes d’échantillonnage
Les oscilloscopes numériques convertissent les tensions mesurées en données numériques à l’aide de convertisseurs A/N. Ils les stockent en mémoire et les affichent à l’écran sous forme de formes d’ondes.
La partie entrée est constituée d’un circuit vertical et d’un système de déclenchement. Ce dernier est converti en signal approprié dans l’étape précédente. Un convertisseur A/N échantillonne ensuite le signal à intervalles sporadiques et le convertit en une valeur numérique.
Les méthodes d’échantillonnage comprennent deux types. Le premier, l’échantillonnage en temps réel, où l’enregistrement de la forme d’onde est obtenu en un seul temps. En second, l’échantillonnage en temps équivalent, où une partie de la forme d’onde est capturée en un seul échantillonnage et où la forme d’onde originale est reproduite à plusieurs reprises. Dans ce second cas, la résolution temporelle est beaucoup plus élevée que la période d’échantillonnage réelle. Ainsi, cela permet de mesurer des signaux rapides.
Les oscilloscopes d’échantillonnage ne prennent en charge que l’échantillonnage à temps équivalent. L’atténuation/l’amplification a lieu après l’échantillonnage. Cela a pour effet de convertir le signal en une fréquence plus basse et de permettre l’utilisation d’amplificateurs à faible bande passante. Par conséquent, une large bande de fréquence est prise en charge. Toutefois, la plage dynamique (une mesure de l’amplitude du signal, le rapport entre la valeur maximale et la valeur minimale) est limitée.
Normes compatibles avec les oscilloscopes d’échantillonnage
Les normes suivantes sont prises en charge par les oscilloscopes d’échantillonnage, qui conviennent à la capture de signaux à grande vitesse :
- Ethernet
Norme d’interface 10 Gb spécifiée dans IEEE802.3ae. - SDH/SONET
Norme d’interface 10 Gb spécifiée par l’ITU-T. - OTN
Norme de communication basée sur les réseaux de transmission optique, telle que spécifiée par l’UIT-T. - Fibre Channel
Norme d’interface à 10 Gb spécifiée par l’ANSI. - InfiniBand
Utilisé pour les connexions à très haut débit entre les contrôleurs de stockage. Les normes comprennent SDR/DDR/QDR/FDR/EDR. La vitesse de communication dépend du nombre de canaux groupés, mais la norme la plus élevée, EDR, peut atteindre jusqu’à 300 Gbps. - CPRI
Norme de communication qui a prévalu jusqu’à la 4G, avec des débits de communication allant de 1,2288 Gbit/s à 9,8304 Gbit/s, en fonction de la largeur de bande du LTE.
Interfaces des oscilloscopes d’échantillonnage
Il existe deux interfaces principales pour les oscilloscopes d’échantillonnage :
- La différentielle électrique
Détection au moyen d’un signal électrique utilisant deux fils en sens inverse (le signal source et le signal inversé de la phase du signal source). - L’optique
Elle peut être évaluée sans signal de déclenchement en connectant un module optique/un dispositif de transmission optique.
Exemples de mesures pour lesquelles des oscilloscopes d’échantillonnage sont utilisés
Voici des exemples de mesures pour lesquelles des oscilloscopes d’échantillonnage sont utilisés pour l’évaluation de modules optiques :
- L’analyse de la forme de l’œil
Les formes d’onde du motif de l’œil sont analysées en ajoutant des formes d’onde de signaux périodiques. - Le test du masque oculaire
L’analyse du motif de l’œil ci-dessus est utilisée pour vérifier si le motif de l’œil présente le rapport d’ouverture requis par chaque norme. - La mesure TDECQ
Il s’agit d’une mesure de la qualité du signal optique PAM4.