La première étape pour sélectionner la bonne sonde est d'analyser la mesure à effectuer. Est-ce que le circuit à tester est connecté à la terre (ce qui signifie qu'une sonde à terminaison simple ou différentielle est nécessaire) ? Quelle est la fréquence maximale du signal (quelle bande passante est nécessaire) ? Quelle est la tension d'entrée maximale pouvant être rencontrée ?
Mesure différentielle ou à terminaison simple
Sondes différentielles sont nécessaires lorsque le circuit à tester n'est pas relié à la terre, afin de réaliser des mesures de tension lors de la commutation des alimentations, par exemple, ou pour des mesures faible bruit entre des signaux différentiels. Alors qu'il n'y a aucune raison physique d'utiliser une sonde différentielle sur un circuit relié à la terre, dans ces circonstances, la performance d'une sonde à terminaison simple sera supérieure avec une impédance d'entrée plus élevée, une capacité d'entrée plus faible et une gamme dynamique plus large.
Bande passante et temps de montée
La bande passante est l'un des paramètres les plus importants lors de la sélection d'une sonde. Elle définit la fréquence effective maximale pouvant être mesurée précisément avec la sonde. À la fréquence maximale spécifiée, un signal sera affiché plus de 3 dB (environ 30%) plus faible qu'il ne l'est réellement. Pour une représentation précise du signal, le fréquence maximale à la fois de l'oscilloscope et de la sonde doit être significativement supérieure à la fréquence à mesurer la plus élevée. Lors de la mesure de signaux numériques, la bande passante de mesure doit être 3 à 5 fois supérieure à la fréquence d'horloge. Pour le débogage d'une conception numérique, une bande passante 3 fois supérieure est suffisante. Pour les tests de conformité sur des interfaces numériques, la bande passante doit être 5 fois supérieure à la fréquence d'horloge.
Lors de la mesure de signaux montants rapides (apparaissant avec des pentes raides sur l'écran de l'oscilloscope), comme par exemple lors de la caractérisation de la commutation des alimentations, le paramètre critique est le temps de montée de l'oscilloscope et de la sonde. Pour des mesures précises, le temps de montée doit être de l'ordre de 3 à 5 fois plus faible que le temps de montée de l'impulsion étant mesurée.
Gamme dynamique
La gamme dynamique d'une sonde définit la tension d'entrée maximale mesurable. Elle est spécifiée pour la tension DC et décroît souvent lorsque la fréquence du signal augmente. Pour les sondes différentielles, une distinction est également faîte entre la gamme dynamique en mode commun et en mode différentiel. La gamme dynamique en mode commun spécifie la gamme de tension d'entrée valide pour une entrée différentielle simple, mesurée avec une référence à la terre. La gamme dynamique en mode différentiel spécifie la tension différentielle d'entrée maximale mesurable.
Pour mesurer précisément des signaux à large amplitude avec des temps de montée / descente rapides, une gamme dynamique suffisamment large doit être disponible à des fréquences de mesure élevées. Lors de la mesure de l'ondulation résiduelle d'alimentations DC à découpage, de très petits signaux avec une large composante DC doivent également être mesurés. Pour rendre entièrement disponible la résolution du convertisseur analogique / numérique, les sondes modernes ont la possibilité d'introduire un décalage DC (offset).
Dans le cas de sondes haute tension, la sécurité de l'utilisateur est une considération importante. Les sondes haute tension disposent par conséquent d'un isolement spécifique et d'autres mécanismes de protection visant à empêcher tout contact accidentel. Ces sondes sont caractérisées par la tension maximale par rapport à la terre, et aussi par la catégorie de mesure. La catégorie de mesure définie les environnements de mesure dans lesquels l'utilisateur est protégé. Une sonde peut uniquement être utilisée dans les catégories de mesure pour lesquelles elle est définie.
Charge sur le dispositif sous test
Un système de mesure ne doit pas charger excessivement le circuit sous test, à la fois pour empêcher la dégradation des signaux et pour s'assurer que le fonctionnement du dispositif sous test ne soit pas altéré. La clé est d'utiliser des sondes dotées d'une impédance d'entrée élevée et d'une faible capacité d'entrée. L'impédance d'entrée résultante dépend fortement de la fréquence et est généralement inférieure de 500 Ω à la fréquence de coupure de la sonde.
Sondes passives ont généralement une impédance d'entrée de 10 MΩ et une capacité d'entrée de plus de 10 pF. Les sondes actives ont typiquement une capacité d'entrée d'environ 1 pF. Il est important de sélectionner les bons accessoires de sonde pour la liaison avec le dispositif sous test. Des broches et des cordons longs augmentent la capacité et l'inductance, diminuent la bande passante de mesure maximale, et engendre un dépassement (overshoot) excessif ainsi de des artefacts de repliement sur les pentes d'impulsion.
Fonctions avancées et accessoires de sondes
En plus des paramètres de performance, des fonctions de sondes supplémentaires visant à simplifier les tâches quotidiennes doivent également être considérées. De nombreux exemples de sondes actives Rohde & Schwarz intègrent un voltmètre numérique intégré ou un micro-bouton. Avec le voltmètre, vérifiez la tension sans avoir besoin de changer les branchements. Le micro-bouton peut être configuré pour fournir un contrôle direct de l'oscilloscope depuis la sonde.
Les divers accessoires proposent une flexibilité élevée lors de la connexion au point de test, facilitent les tâches quotidiennes de l'utilisateur et évitent les erreurs de mesure. Les accessoires disponibles incluent des pointes rigides et à ressorts, adaptateurs et extensions de cordons. Rohde & Schwarz propose un ensemble complet d'accessoires pour chaque sonde.
