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Une méthode simple pour vérifier la bande passante de votre sondeur

 

Dans les oscilloscopes ou les sondes d'oscilloscope, la bande passante est une mesure de la largeur d'une plage de fréquences donnée en hertz. Plus précisément, la bande passante est spécifiée comme la fréquence à laquelle un signal d'entrée sinusoïdal est atténué à 70,7 % de son amplitude d'origine, également appelée point –3 dB. La plupart des fabricants d'oscilloscopes conçoivent la réponse de l'oscilloscope/de la sonde pour qu'elle soit aussi plate que possible sur toute sa plage de fréquences spécifiée, et la plupart des clients se fient simplement à la bande passante de l'oscilloscope ou des sondes d'oscilloscope spécifiées, bien qu'ils se demandent s'ils obtiennent vraiment les avantages de la bande passante. au bout de la sonde. Vous pouvez maintenant utiliser ces instructions étape par étape pour mesurer et vérifier facilement la bande passante de votre sonde avec un oscilloscope que vous possédez déjà. 
 Pour mesurer la bande passante d'une sonde d'oscilloscope, on utilise souvent un VNA (analyseur de réseau vectoriel), souvent coûteux et difficile à apprendre à utiliser. De plus, comme les sondes passives typiques sont des sondes à haute impédance qui doivent être terminées à 1 Mohm à partir d'un oscilloscope, il devient difficile d'appliquer la méthode VNA s21 traditionnelle car il s'agit d'un système basé sur 50 ohms. L'autre façon d'obtenir la bande passante consiste à utiliser une source d'onde sinusoïdale, un diviseur et un wattmètre et à balayer directement la réponse. Si cela est fait, il doit être configuré pour fonctionner à l'aide d'une interface distante telle que GPIB ou USB. Le faire manuellement est très laborieux, sujet aux erreurs et demande beaucoup d'efforts chaque fois que vous souhaitez évaluer un paramètre, etc. 
Un moyen plus simple de mesurer la bande passante de la sonde, en particulier sur les sondes à bande passante inférieure (sonde passive < 1 GHz), est l'approche dans le domaine temporel utilisant uniquement un oscilloscope avec la fonction de passage de source de signal, la fonction de différenciation et la transformée de Fourier rapide (FFT). Pour utiliser cette méthode, votre oscilloscope doit prendre en charge la fonction de sortie d'une autre fonction. Si vous ne pouvez pas, une alternative consiste à extraire les données de forme d'onde du domaine temporel de l'oscilloscope, à les importer dans un outil d'analyse sur PC, tel que Matlab, et à appliquer des fonctions mathématiques aux données de pas.
En appliquant une fonction pas à pas à votre système, vous obtiendrez la réponse pas à pas. Si vous appliquez ensuite la différenciation (ou dérivée) à cette réponse indicielle, vous obtenez la réponse impulsionnelle ; puis prenez la FFT de la réponse impulsionnelle pour obtenir la réponse en fréquence du système. 
L'oscilloscope en temps réel Agilent Infiniium est un excellent outil pour effectuer cette vérification rapide de la bande passante. Ici, la procédure de vérification est indiquée étape par étape. Pour cet exemple de mesure de bande passante, une sonde passive N500A 2873 MHz est utilisée avec un oscilloscope Infiniium DSO9404A 4 GHz. 
• Utilisez une pince de vérification des performances, telle que l'Agilent E2655C avec un câble BNC de 50 ohms, pour connecter la sortie Aux de l'oscilloscope à l'entrée de l'oscilloscope. L'oscilloscope Infiniium dispose d'un port de sortie Aux avec une vitesse de front rapide (~340 psec, 10-90% pour la série Infiniium 9000) pour l'étalonnage de la sonde. Il est extrêmement important de noter que le temps de montée de la source de signal doit être plus rapide que le temps de montée de la sonde et que la réponse en fréquence de la source est raisonnablement plate par rapport à la fréquence. 
• Connectez la sonde à la pince VR pour mesurer un bord de la source. Utilisez une terre de sonde aussi courte que possible pour réduire la charge de la sonde associée aux fils de terre.
Canal 1 (jaune) = source (sortie Aux) en fonction de la charge de la sonde
Canal 2 (vert) = sortie mesurée de la sonde
 • Placez les fronts montants au centre de l'écran, déclenchez sur la sortie mesurée de la sonde (voie 2) et utilisez la moyenne ou l'acquisition haute résolution pour réduire le bruit dans la forme d'onde.
• Utilisez la fonction mathématique intégrée de l'oscilloscope pour différencier la réponse indicielle. Maintenant, la réponse impulsionnelle du canal 2 dans lequel la sonde est connectée est obtenue. Attribuez la sortie différentielle de la réponse indicielle à F1 de l'oscilloscope. 
• Appliquez la fonction d'amplitude FFT intégrée à la réponse impulsionnelle (F1) du signal de pas mesuré. Redimensionnez la FFT à 100 MHz/div (fréquence centrale à 500 MHz avec un chemin de fréquence de 1 GHz sur l'écran) et 3 dB/div verticalement.
• Vous avez maintenant une représentation de la bande passante. Étant donné que l'échelle verticale du tracé FFT est définie sur 3 dB/div avec l'échelle horizontale définie sur 100 MHz/div, vous pouvez voir que la sonde a ~530 MHz, lorsque vous prenez le point sur la trace FFT qui chute de 3 dB. (Figure 6) Il y a une astuce. La façon dont nous différencions sur certains des oscilloscopes consiste à prendre la pente la mieux ajustée par rapport à trois points adjacents, puis à attribuer cette pente au point central. Cela peut certainement gâcher votre mesure de bande passante si vous n'avez pas assez de densité d'échantillon au bord, alors expérimentez avec la densité d'échantillon et assurez-vous qu'elle n'affecte pas la bande passante.
Conclusion
En utilisant les capacités mathématiques intégrées des oscilloscopes à numérisation modernes, il est possible de dériver la réponse en fréquence ou les caractéristiques de bande passante d'une sonde à partir de la réponse échelon mesurée d'un signal à échelon rapide. Parmi toutes ces méthodes de test, l'approche dans le domaine temporel est la plus facile à reproduire sans avoir besoin d'instruments de test coûteux. 


Mots clés
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