Choisir un oscilloscope

Comment bien choisir votre oscilloscope
Bien comprendre avant de faire son choix



Il existe un large choix d’oscilloscopes sur le marché. Afin de vous aider à bien choisir l’oscilloscope correspondant à votre besoin, nous allons vous détailler tous les paramètres importants à prendre en considération



Analogique ou Numérique

Tout dépend de ce que l'on entend par analogique, si l'on parle d'entrées analogiques, sachez que les oscilloscopes traditionnels dits "numériques" disposent toujours d'entrées analogiques, le côté "numérique" réside dans le traitement du signal et dans la technologie de l'affichage.
En revanche, si par "analogique" on pense à l'affichage via un tube cathodique, cette technologie appartient dorénavant au passé à l'instar de la technologie des téléviseurs.

Si quelques très rares constructeurs produisent encore certains modèles, il faut comprendre que le seul coût d'un tube cathodique dépasse aujourd'hui le coût total d'un oscilloscope numérique traditionnel.
Ce dernier sera en outre bien supérieur en tout point de vue :

  • Les bandes passantes sont de plus en plus élevées avec des temps de montée de plus en plus courts.
  • Les taux de rafraichissement écran permettent de réduire les temps morts, se rapprochant ainsi de la vision "analogique" d'un tube cathodique.
  • Les signaux sont mémorisables et permettent ainsi le traitement de données ultérieurement.
  • Le confort d'affichage est supérieur en apportant des écrans plus grands, de la couleur et une très haute résolution.
  • Le matériel est plus léger et moins encombrant.
  • La fiabilité dans le temps est nettement supérieure et se traduit par des durées de garantie constructeur de 3 ans le plus souvent, voire de 10 ans pour certains.

En d'autres termes, à moins d'avoir une affection particulière pour les tubes cathodiques et un budget confortable, il reste peu de raisons objectives pour choisir un oscilloscope à affichage analogique.




Les fabricants d'oscilloscopes

Vous souhaitez investir dans un oscilloscope, le choix de la marque pourrait paraître secondaire cependant il peut s'avérer important pour plusieurs raisons. Derrière chaque marque de constructeur se trouve un historique d'expérience, des services, des innovations, des adaptations de produits spécifiques à certaines applications, un système de garantie,… .
Le tout se traduit par un niveau élevé de qualité et de fiabilité qui vous inspirera la confiance nécessaire à votre choix.

Polytech Instrumentation a sélectionné ses fournisseurs principalement en fonction de la qualité avérée de leur matériel et de leur potentiel d'innovation, permettez-nous de vous les présenter sous forme de brève carte d'identité :


GW Instek

Instek


Date de Naissance : 1975
Pays d'origine : Taiwan

Identité : GW-INSTEK (ex Good Will Instruments)
Fabrication : Oscilloscopes, générateurs, alimentations et multimètres de table.


Instek a été le premier exportateur asiatique historique d'importance qui a tout d'abord sous-traité pour de grandes marques avant de se présenter avec son logo. Il s'est fait particulièrement connaitre en étant le premier constructeur asiatique à proposer une garantie à vie sur sa série GDS.
En 2018 la société a innové en présentant une famille d'oscilloscopes multifonctions économiques : la série MDO

Jeulin

Jeulin


Date de Naissance : 1925
Pays d'origine : France

Identité : : Jeulin appartenant au groupe Mediascience
Fabrication : Matériels dédiés à l'étude des sciences à destination de l'Education.


Jeulin est le leader français de l'équipement scientifique à destination des filières de l'Education, ceci du primaire jusqu'au centre de recherche. Parmi sa très large gamme de matériels, la société a conçu le premier oscilloscope numérique à usage pédagogique ; l'Iniscope qui a et qui continue à grandement contribuer à l'usage de la technologie numérique dans l'Education.

Jeulin

Keysight


Date de Naissance : 1937
Pays d'origine : USA

Identité : : Keysight Technologies (ex Agilent Technologies, ex Hewlett Packard)
Fabrication : Instrumentation générale de table.


Keysight est aujourd'hui le leader mondial de l'instrumentation scientifique en général. Sa gamme d'oscilloscope a complétement été renouvelée ces dernières années avec des produits particulièrement innovants et très compétitifs sur le marché. Ces nouveaux oscilloscopes ont apporté des écrans plus grand, tactile et de nombreuses nouvelles fonctionnalités dont les dernières ; appareils évolutifs en bande passante, affichage du diagramme de Bode, compteur, générateurs, multimètre, etc. Particulièrement soignées en termes de qualité, vous pourrez découvrir dans notre offre les séries X1000 à X4000.

Metrix

Metrix


Date de Naissance : 1936
Pays d'origine : France

Identité : : Metrix (ex ITT Instruments, ex Cartex) appartenant au groupe Chauvin Arnoux depuis 1997
Fabrication : Oscilloscopes, et instrumentation générale de table et portable.


La société Metrix est essentiellement connue pour ses innovations dans le domaine de la multimètrie portable, mais il ne faut pas oublier que c'est également aujourd'hui le seul constructeur français d'oscilloscopes. Metrix s'est fait connaitre en particulier pour être la première société à produire un oscilloscope économique de qualité dans les années 1970 ; l'OX710. Depuis Metrix n'a jamais quitté ce marché et a particulièrement participé à l'évolution du produit avec entre autres avec le développement des entrées directes différentielles.

Micsig

Micsig


Date de Naissance : 2004
Pays d'origine : Chine

Identité : : Micsig
Fabrication : Oscilloscopes.


Ce jeune constructeur est issu historiquement de l'instrumentation à destination de l'industrie ferroviaire. Très orientée sur les contrôles exécutés avec du matériel portatif, la société a été la première à développer le concept de l'oscilloscope tablette qui préfigure de nombreuses innovations dans le domaine de l'oscilloscope, écran plus grand, tactile et suppression totale des commandes mécaniques.

Rigol

Rigol


Date de Naissance : 1998
Pays d'origine : Chine

Identité : : Rigol
Fabrication : Oscilloscopes et instrumentation générale de table.


Rigol est actuellement le leader asiatique de l'Instrumentation générale. Dans un premier temps sous-traitant d'Agilent Technologies, il a ensuite développé une large gamme d'instruments de haute qualité dont en premier lieu des séries d'oscilloscopes avec des performances de modèles haut de gamme particulièrement accessible sur le marché. Parmi ses dernières productions, le quatre voies le plus économique DS1054Z ou bien l'oscilloscope le plus complet incarné par les séries MSO7000 et DS7000.

Sefram

Sefram


Date de Naissance : 1947
Pays d'origine : France

Identité : : Sefram (ex Schlumberger)
Fabrication : Enregistreurs, mesureurs de champs et instrumentation générale de table et portable.


Sefram est connu comme le leader européen des enregistreurs graphiques qu'il conçoit et fabrique. De cette longue expérience, la société commercialise des oscilloscopes économiques destinés au marché français. Depuis les années 90, la société s'est également illustrée sur le marché des mesureurs de champs vidéo, avec de nombreux produits innovants et coordonnés à l'évolution rapide du signal vidéo.

Siglent

Siglent


Date de Naissance : 2002
Pays d'origine : Chine

Identité : : Siglent
Fabrication : Oscilloscopes et instrumentation générale de table.


Initialement, Siglent est un constructeur d'oscilloscopes puis il a complété sa gamme par des générateurs, analyseurs de spectre, alimentations et multimètres de table. Longtemps méconnue la société s'est développée rapidement en tant que sous-traitant de grande marque dont LeCroy. Grâce à son haut niveau de qualité de production et à des offres économiques très bien positionnées sur le marché, la société est actuellement en forte croissance. Dernièrement à son actif, elle a proposé le SDS1202X-E , un deux voies 200 MHz parmi les plus abordables du monde.

Tektronix

Tektronix


Date de Naissance : 1946
Pays d'origine : USA

Identité : : Tektronix
Fabrication : Oscilloscopes et instrumentation générale de table.


La société Tektronix est depuis de nombreuses années considérée comme le leader mondial de l'oscilloscope. Nous lui devons les premiers oscilloscopes numériques abordables avec la série TDS dans les années 1980, ainsi que le concept de garantie à vie sur certaines de ses séries. C'est également le premier constructeur à concevoir le concept du produit mixte alliant les fonctions d'oscilloscope et d'analyseur de spectres des séries MDO3000 et MDO4000.




Le nombre de voies

Le nombre de voies d’un oscilloscope est associé au nombre de signaux qu’il est possible d’afficher simultanément ou séparément.
Il existe différents types de voies qu’il faut absolument connaitre avant de choisir son oscilloscope.

Les voies analogiques

Ce sont les entrées classiques des oscilloscopes, elles sont le plus couramment au nombre de 2 ou 4, exceptionnellement certains constructeurs dispose de modèles monovoie pour les plus réduits, et jusqu’à 8 voies pour les plus évolués.

A noter que le terme "numérique" dans le titre "oscilloscope numérique" s’adresse au traitement interne du signal et n’a donc absolument rien à voir avec le type d’entrée. Les oscilloscopes dits numériques disposent effectivement d’entrées analogiques.

Un rappel important pour votre sécurité et celle de votre matériel ; les 2 ou 4 voies analogiques des oscilloscopes classiques sont reliées par une masse commune qui est reliée au châssis, lui-même relié à la terre.
On peut contourner cette contrainte en choisissant des voies dites "isolées", "flottantes" ou "différentielles", ou bien en utilisant des sondes différentielles.


Les voies numériques

Elles viennent en général en complément des voies analogiques dans les modèles qui disposent d’une fonction d’analyse logique (MSO ; oscilloscope à signaux mixtes). Ces voies se concrétisent physiquement par un port supplémentaire sur la face avant de l’oscilloscope. Ce port se connecte avec des sondes spécialement conçues qui vous permettent de connecter 8 ou 16 voies selon le modèle (parfois livrées en standard, parfois en option).

Ces sondes ne supportent que des signaux logiques, donc bornées en tension selon le type de signal, et permettent à l’oscilloscope de traduire ces signaux en niveaux 0 ou 1 à l’affichage en fonction du temps.
L’analyse logique pour être opérationnelle nécessite deux fonctions dans l’oscilloscope ; un déclenchement spécial lié au type de bus testé et un décodage intégré du bus.

Remarque : il est possible d’utiliser les voies analogiques pour visualiser des signaux numériques, cependant vous serez limité à visualiser un ou deux signaux maximum, en général des bus séries. Il faut néanmoins remarquer que certains modèles ont prévu ce type d’application et ont intégré un déclenchement spécifique et un décodage de certain bus série sans pour autant apparaitre comme des MSO.

Les voies flottantes ou différentielles

Ces voies ne sont pas référencées ni au châssis, ni à la terre, ni entre elles.

Les deux pôles de chaque sonde peuvent donc être disposés à n’importe quel endroit sans se soucier d’une masse commune entre les voies.
Il existe néanmoins des limites de tensions maximales à respecter précisées par le constructeur. Cette technologie flottante très confortable pour les utilisateurs est complexe à mettre en œuvre chez les constructeurs, peu d’entre eux la maitrisent parfaitement. L’équipement est d’autant plus onéreux que la bande passante est élevée et que la sensibilité demandée est faible.

On obtient une mesure flottante également en équipant son oscilloscope classique de sondes différentielles externes, cette solution parait souvent économiquement intéressante mais il faut prendre garde à certains inconvénients ; l’alimentation externe nécessaire, l’éventuelle réduction de bande passante ou la dégradation de la sensibilité provoquée par des coefficients d’atténuation.

Les voies isolées

Ces voies sont isolées de la terre, mais ne sont cependant pas isolées entre elles.
On retrouve fréquemment ce type de voies dans les profils de matériels suivants: l’oscilloscope dispose d’une batterie, d’une alimentation sans prise de terre ou bien plus rarement d’un transformateur d’isolement intégré.




La bande passante


Définition d'une bande passante

"La bande passante d’un oscilloscope est sa capacité à respecter l’intégrité d’un signal analogique d’entrée d’une certaine fréquence."

Concrètement, chaque borne d’un oscilloscope est munie en interne d’un circuit appelé amplificateur d’entrée qui est constitué de composants électroniques divers avec leurs propres limites en fréquence.
C’est la qualité de ces composants qui déterminera la limite haute en fréquence acceptable donc la bande passante.
Elle s’exprime généralement en MHz ou GHz et est déterminée pour une atténuation acceptable à -3dB.

En conséquence pour voir un signal de 50 MHz, il vous faudra choisir plutôt un oscilloscope d’une bande passante un peu plus élevée pour éviter une atténuation de -3dB en fin de gamme de fréquence.

Remarque : La bande passante annoncée d’un oscilloscope numérique n’est réellement exploitable que si elle est accompagnée d’une vitesse d’échantillonnage adéquate.


Bande passante et vitesse d’échantillonnage

S’agissant d’un oscilloscope numérique, le signal analogique est traité numériquement avant affichage à l’écran, la courbe affichée est donc la résultante d’une grande quantité de points reliés les uns aux autres.

D’un point de vue purement théorique, le théorème de Nyquist-Shannon énonce que

"l’échantillonnage d'un signal exige un nombre d'échantillons par unité de temps supérieur au double de l'écart entre les fréquences minimale et maximale qu'il contient."

En clair pour voir un signal de 20 MHz, il faudrait une vitesse d’échantillonnage au minimum de 40M échantillons/s. En réalité, cela est nettement insuffisant pour avoir une représentation correcte à l’écran d’une forme sinusoïdale par exemple.
On s’accordera qu’en dessous de 25 points par période, la représentation est insuffisamment fidèle, en conséquence pour voir à peu près correctement un sinus d’une fréquence de 20 MHz, mieux vaut disposer d’un échantillonnage supérieur à 500 Méch/s. Que dire alors de signaux complexe…

En conclusion, il vous faudra donc avoir une idée du signal que vous souhaitez observer avant de déterminer votre bande passante nécessaire et votre vitesse d’échantillonnage en anticipant une certaine marge de manœuvre afin de ne pas choisir un oscilloscope sous-dimensionné pour votre application.




La taille de l'écran

C’est probablement l’un des paramètres parmi les plus importants pour le choix d’un oscilloscope, qui a été et est encore d’abord un instrument visuel. La taille de l’écran représente la longueur de la diagonale exprimée en pouce, ceci du fait qu’historiquement les constructeurs les plus importants d’écran en tout genre (pour oscilloscope, mais aussi téléviseur, téléphone et informatique) sont d’origine anglo-saxonne.

A l’origine, la quasi-totalité des oscilloscopes numériques disposait d’un écran soit monochrome, soit couleur d’une diagonale de 5,7 pouces ; ces modèles disparaissent aujourd’hui peu à peu. Depuis une décennie environ, la plupart des constructeurs ont doté leur matériel d’écran 7 pouces couleur avec une définition en moyenne de 800 x 480 pixels (parfaitement adapté pour l’œil humain). Le coût des écrans étant liés intimement au marché informatique, la tendance est à la hausse (parfois jusqu’à 12 pouces, voir plus) et on trouve dorénavant des écrans toujours un peu plus grand à des coûts de plus en plus accessibles.

Lors de votre choix, nous vous conseillons également de vérifier deux paramètres complémentaires :
1 Que la pixellisation de l’écran soit en rapport avec sa taille.
2 Savoir si la barre des menus affichés à droite de l’écran est escamotable ou fixe, car cela affectera la véritable zone de vision de la courbe.

Table de conversion :

Pour obtenir la dimension en système métrique, il suffit de faire une multiplication :
1 pouce = 2,54 cm

  • 5,7 p = 14,478 cm
  • 7,0 p = 17,780 cm
  • 7,8 p = 19,812 cm
  • 8,0 p = 20,320 cm
  • 8,5 p = 21,590 cm
  • 9,0 p = 22,86 cm
  • 10,1 p = 25,654 cm
  • 10,4 p = 26,416 cm
  • 12,1 p = 30,734 cm



Ecran tactile

Depuis peu de temps, l’écran tactile appliqué aux oscilloscopes représente bien davantage qu’un simple gadget de confort. En effet, si dans un premier temps il s’agissait simplement de doubler les commandes des boutons des menus à l’écran, certaines innovations récentes liées à l’écran tactile changent fondamentalement la façon d’utiliser l’oscilloscope.


Micsig

L’oscilloscope sans bouton de commande :
La société Micsig fut la première à expérimenter ce concept sur la base d’un châssis de tablette graphique en plus épais.




Keysight

Le "déclenchement complexe" simplifié par Keysight : En lieu et place d’une programmation longue et complexe d’une condition de déclenchement, il suffit avec son doigt de déterminer une zone graphique précise pour déclencher sur un signal complexe.






La profondeur mémoire

Le choix de la profondeur mémoire est plus complexe qu'il n'y parait car elle est gérée techniquement différemment selon les constructeurs, selon qu'elle affecte ou non la vitesse d'échantillonnage, et donc la qualité de la reproduction du signal.

En règle générale, la première conséquence de la profondeur mémoire est la puissance du zoom sur un signal proposé par l'appareil. Logiquement plus la mémoire sera profonde plus les performances des zooms seront élevées.

La profondeur mémoire est également une caractéristique primordiale pour les utilisateurs qui étudient les bus de communication et procèdent à leur décodage, plus grande sera la mémoire, plus longue seront les trames étudiées.

A noter que certains équipements proposent une option "mémoire segmentée" qui permet d'optimiser la profondeur mémoire en l'affectant uniquement sur les parties du signal qui vous intéressent, ceci en changeant la répartition des échantillons répartis sur votre courbe.

En aparté, la profondeur mémoire particulière dédiée à la fonction FFT sur les oscilloscopes qui offrent cette possibilité, est en général différente de la profondeur mémoire d'acquisition des voies analogiques.

Un utilisateur averti qui souhaite une mesure d'amplitude sur une fréquence donnée qui se rapproche du calcul théorique mathématique sera très vite déçu des profondeurs mémoire de 1024 ou 2048 points proposées, le minimum pour obtenir une FFT qui sera exploitable au niveau de la mesure d'amplitude sera une mémoire de plusieurs dizaines de milliers de points.