Bref historique de l'oscilloscope

Oscilloscope est un instrument de mesure électronique largement utilisé. Il peut convertir des signaux électriques invisibles en images visibles, permettant ainsi aux utilisateurs d'étudier plus facilement les processus changeants de divers phénomènes électriques.

Certaines personnes pensent qu’un multimètre suffit à tout gérer, alors pourquoi consacrer du temps et des efforts à se renseigner sur les oscilloscopes ? Bref, les temps ont changé. La complexité et la fréquence de fonctionnement des systèmes d'équipement électronique modernes dépassent ce à quoi même une télévision ou une radio en noir et blanc pouvait se comparer dans le passé. Apprendre à utiliser un oscilloscope peut certainement réduire considérablement la charge de travail de maintenance et améliorer l'efficacité du travail.

De plus, l’application des oscilloscopes ne se limite pas au domaine de l’électronique. Lorsque des capteurs appropriés sont installés, les oscilloscopes peuvent mesurer divers phénomènes. Tels que les capteurs de bruit, de pression mécanique, de pression, de lumière ou de chaleur. Le personnel médical peut également utiliser des oscilloscopes pour mesurer les ondes cérébrales. Un oscilloscope est donc un instrument de mesure électronique très polyvalent, et ce n’est en aucun cas une exagération.

Aujourd'hui, faisons un aperçu général de l'historique du développement de l'oscilloscope.

I. Dessinez la forme d'onde à la main

L’histoire de l’oscilloscope remonte aux années 1820. Après avoir couplé un galvanomètre à un système de traçage mécanique, les formes d'onde ont été enregistrées manuellement. Ce dispositif consistait en un commutateur spécial à contact unique installé sur l'arbre du rotor en rotation. Les points de contact pouvaient se déplacer autour du rotor selon l'échelle précise de l'indicateur de degré, et le résultat apparaissait sur le galvanomètre, qui était ensuite tracé manuellement par les techniciens. Étant donné que ce processus s’est formé sur des milliers de cycles d’ondes, il n’a pu produire que des approximations très approximatives des formes d’onde.

II. Dessin automatique de forme d'onde par machine

Le premier oscilloscope automatique utilisait un galvanomètre et un stylo pour capturer des diagrammes de formes d'onde sur un rouleau de papier en mouvement continu. En raison de la fréquence relativement élevée des formes d'onde par rapport au temps de réaction des composants mécaniques, les formes d'onde n'ont pas été directement tracées sous forme d'images mais ont été créées sur une période de temps en combinant de nombreux petits segments de formes d'onde différentes. Il chargerait automatiquement le condensateur à partir de la 100ème forme d'onde et l'enregistrerait, et chaque charge ultérieure du condensateur commencerait à partir d'un point légèrement plus loin le long de l'onde. De telles mesures de forme d'onde représentaient toujours la moyenne de centaines de cycles d'onde, mais étaient plus précises que les diagrammes de forme d'onde précédemment dessinés à la main.

III. Oscilloscope simulé

L'oscilloscope analogique est principalement basé sur le tube cathodique (CRT). Le faisceau d'électrons qu'il émet traverse les systèmes de polarisation horizontale et verticale et frappe la substance fluorescente sur l'écran pour afficher la forme d'onde.

Tube cathodique pour oscilloscopes:

1. Électrode de tension de déviation

2. Pistolet à électrons

3. Faisceau d'électrons

4. Bobine de mise au point

5. L'écran est recouvert d'une couche de phosphore.

Dans les années 1940, le développement du radar et de la télévision nécessitait des outils d’observation de formes d’onde très performants. Tektronix a développé avec succès un oscilloscope synchrone avec une bande passante de 10 MHz, qui constitue la base des oscilloscopes modernes.

Un oscilloscope avec fonction de numérisation synchrone

Pour augmenter la bande passante d'un oscilloscope analogique, il est nécessaire d'améliorer considérablement les performances du tube de l'oscilloscope, de l'amplification verticale et du balayage horizontal. Pour améliorer la bande passante d'un oscilloscope numérique, seules les performances du convertisseur A/D situé en façade doivent être améliorées. Il n'y a aucune exigence particulière pour le tube de l'oscilloscope et le circuit de balayage. De plus, les oscilloscopes numériques peuvent utiliser pleinement les capacités de mémoire, de stockage et de traitement, ainsi que diverses fonctions de déclenchement et de pré-déclenchement. Dans les années 1980, les oscilloscopes numériques dominaient le marché et de nombreux fabricants ont arrêté de produire des oscilloscopes analogiques. Les oscilloscopes analogiques ont progressivement disparu de la scène historique.

IV. Oscilloscope numérique

Les oscilloscopes numériques sont des oscilloscopes hautes performances fabriqués grâce à une série de technologies telles que l'acquisition de données, la conversion A/D et la programmation logicielle. Les oscilloscopes numériques prennent généralement en charge des menus à plusieurs niveaux, offrant aux utilisateurs diverses options et plusieurs fonctions d'analyse. Certains oscilloscopes offrent également des capacités de stockage, permettant la sauvegarde et le traitement des formes d'onde.

Pour les oscilloscopes avec des bandes passantes de plusieurs centaines de mégahertz, les oscilloscopes des marques nationales ont déjà pu rivaliser avec les marques étrangères en termes de performances et présentent des avantages évidents en termes de rapport coût-performance.

Les oscilloscopes numériques possèdent la plupart des fonctions de base des oscilloscopes analogiques. Par exemple, la fonction d'affichage des formes d'onde, le mode de fonctionnement xY, les méthodes de déclenchement de base, etc. Ils incluent également des fonctionnalités telles que le retard de déclenchement, le mode de couplage du signal d'entrée, le réglage de la déviation et l'étalonnage de la sortie de la source de signal.

Les oscilloscopes numériques ont ajouté plusieurs fonctions plus utiles par rapport aux oscilloscopes analogiques. Les plus courants incluent la sélection automatique de plage, la mesure automatique de divers paramètres, le stockage des formes d'onde et de l'état des paramètres, le bus d'interface, l'affichage de l'ajustement de courbe moyenne (méthode d'interpolation), le filtrage passe-haut et passe-bas de la bande passante, le mode de fonctionnement du déclencheur et la sélection des conditions de déclenchement, et la mesure du curseur, etc.

V. Oscilloscope tactile

À l’ère actuelle, l’humanité connaît une révolution numérique. Les technologies émergentes telles que la 5G, l’Internet des objets, le big data, le cloud computing et l’intelligence artificielle évoluent et se développent constamment. L'oscilloscope connaît également une révolution. Le mode de fonctionnement tactile des smartphones, comparé aux touches traditionnelles, s'est avéré plus efficace. Les fabricants d'oscilloscopes envisagent également d'appliquer la technologie tactile aux oscilloscopes pour remplacer les méthodes traditionnelles de fonctionnement par touches et boutons.

Le caractère obsolète des équipements techniques d’origine et la lente amélioration des technologies existantes ont causé de nombreux maux de tête aux ingénieurs. L'oscilloscope tactile a apporté aux ingénieurs une toute nouvelle expérience d'utilisation, améliorant considérablement leur efficacité de travail d'origine. Cette nouvelle méthode interactive permet aux ingénieurs d'identifier rapidement les problèmes dans l'ensemble de la conception du produit et d'utiliser les résultats des tests à des fins d'analyse afin de découvrir et de résoudre les problèmes, sans avoir à se soucier de la manière d'utiliser l'oscilloscope.