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> Quels appareils de
mesure pour bien commencer ?
Dernière mise à jour : 01/05/2011
Présentation
Vous trouverez ici quelques indications qui pourraient vous être
utiles - je l'espère en tout cas - pour choisir le ou les instruments
qui vous manquent pour la
conception ou pour le dépannage dans ce merveilleux monde de
l'électronique. Je ne donne pas de liste toute
faite, car chacun a des besoins et des moyens différents.
Oscilloscope
Bande passante
Mon premier oscilloscope fut un modèle à lampe,
doté d'entrées sur fiches banane, et qui n'a jamais fonctionné
correctement (voir page Droit
à l'erreur ?). Quand j'ai acheté mon premier oscilloscope, je
me suis dit que
travaillant principalement dans le domaine de l'audio (20 Hz à
20 KHz), un oscilloscope possédant une bande passante de 20 MHz
me suffirait amplement. Je me suis rendu compte avec le temps que je
m'étais un peu trompé. J'ai eu l'occasion de concevoir et
réaliser des préamplis qui ne fonctionnaient pas du
premier coup et qui fournissaient de belles oscillations HF dont je me
serais bien passé. Les oscillations parasites peuvent parfois
monter très haut en fréquence, il n'est pas rare qu'elles
atteignent plusieurs dizaines de MHz, voir 100 MHz ou plus (et oui,
même pour un montage supposé travailler dans les
fréquences audibles). Un oscilloscope présentant une
bande passante de 100 MHz ne me semble aujourd'hui plus un luxe.
Cependant, je vais vous livrer un secret (merci de le garder pour vous,
je serais malheureux qu'il fasse le tour du monde) : je me sert
toujours de mon oscilloscope de bande passante 20 MHz. Parce que je
l'aime bien et
surtout parce qu'il fonctionne toujours ! Et vous avez le droit de
faire le même choix, car avoir sous la main un tel instrument est
déjà un bel atout !
Mono ou double voie ?
Sans aucune hésitation, je vous dis double voie ! Je me sers
quasiment toujours des deux voies. Il est extrêmement rare qu'une
des deux reste inactive, surtout pour mes montages audio. Vous ne
pouvez pas imaginer à quel point une deuxième voie est
pratique et permet d'économiser du temps ! Si vous optez pour un
deux voies, n'achetez pas deux sondes, mais trois ! Une
troisième sonde pourra vous être fort utile pour le
déclenchement externe, qui peut simplifier la visualisation de
signaux parfois un peu difficiles à "attraper".
Analogique ou numérique ?
Il fut un temps où l'oscilloscope numérique n'osait
même pas s'afficher chez le commerçant du coin, à
cause bien sûr de son prix élevé. On trouve
désormais des oscilloscopes de table (taille normale),
transportables (taille réduite) ou portatifs (qui tiennent dans
la main) qui commencent à présenter des performances
interressantes pour des prix plus raisonnables, même s'ils ne
sont pas encore vraiment à la portée de toutes les
bourses. Attention au choix d'un oscilloscope numérique, ne vous
laissez pas piéger par les bandes passantes annoncées par
certains fabricants, qui n'ont pas de scrupule à notifier une
bande passante de 2 x 60 MHz alors que les convertisseurs
d'entrée sont cadencés à la fréquence
d'échantillonnage de 250 MS/s (méga échantillons -
Samples - par secondes). Certes, on peut dire qu'un signal
périodique de 60 MHz peut être capturé avec une
fréquence d'échantillonnage de 125 MS/s (moitié de
250 puisque présence de deux voies d'entrée, et le
théorème de Shannon / Nyquist est respecté). Mais
avez-vous idée de la forme du signal affiché ? Rien
à voir avec la réalité, ni avec ce que peut offrir
un oscilloscope analogique de même bande passante ! La
comparaison peut être faite entre un oscilloscope de marque
Tektronix, modèle TDS2002, qui affiche une bande passande de 60
MHz pour un échantillonnage de 1 GS/s, et un oscilloscope de
marque Owon, modèle PDS6062T, qui affiche aussi une bande
passande de 60 MHz mais pour un échantillonnage de 250 MS/s. On
se doute bien que pour le second la résolution sera
différente. Pour le Owon PDS6062T, il est plus sage de parler
d'une bande passante de 15 MHz, qui peut être largement
suffisante pour des besoins courants. Il ne faut pas cracher sur les
chiffres, surtout quand on sait que le second coûte moitié
moins cher que le premier ! Il faut juste savoir ce qu'on
achète. Pour ma part, j'ai acheté, en complément
de mon oscilloscope analogique Hameg HM303 qui fonctionne toujours
bien, un petit oscilloscope portatif à brancher sur un PC. Il
s'agit du PicoScope
2205,
qui me donne satisfaction (photo ci-après, la boite gris-bleue à droite
du PC portable).
Il est stable, propose l'analyse spectrale
(très utile pour moi), dispose d'un générateur BF
intégré et permet la capture directe des écrans
sur PC, ce qui me changera des photos rarement propres de
l'écran de mon modèle analogique.
Achat d'un oscilloscope analogique d'occasion ?
Vue
le marché actuel des oscilloscopes numériques neufs, on trouve
aujourd'hui peut-être un peu plus d'oscilloscopes analogiques sur le
marché de l'occasion. Si vous pensez qu'une annonce vaut le coup,
peut-être pouvez-vous vérifier les points suivants avant achat :
- focus
: il doit être possible d'obtenir à l'écran une ligne bien fine, qui ne
bave pas (bouton appelé Focus ou Netteté selon appareil).
- lumière
: le taux de luminosité ne doit pas être réglé à fond pour une
visualisation normale, si c'est le cas c'est que le tube est trop
essoufflé. Si trace très peu lumineuse avec réglage lumière à fond, pas
terrible.
- calibrage : si l'appareil est doté d'une sortie
Calibrage (souvent appelé Cal Out, et se présentant sous forme d'une
petite pinoche sur laquelle on peut accrocher ou enfoncer la sonde de
l'oscillo), il faut vérifier que ce qui sort (signal rectangulaire de
fréquence fixe et d'amplitude fixe) est correctement affiché, aussi
bien en amplitude qu'en temps. Si par exemple le signal fourni est un
carré de 1 MHz / 1 V crête à crête, vérifier que les transitions
verticales à l'écran sont bien espacées de 1 division quand la base de
temps est sur 500 ns / division (0,5 us / division) et que le nombre de
divisions entre haut et bas des crénaux est de 5 divisions quand
la sensibilité verticale est réglée à 0,2 V / division. Si pas de
sortie générateur pour calibrage sur l'oscillo, utiliser un générateur
de signaux externe dans lequel on a entière confiance. Ceci dit, si
l'affichage oscillo n'est pas tout à fait respecté ce n'est pas très
grave car l'oscilloscope restera toujours utile pour voir la forme et
l'amplitude "globale" des signaux. Même s'il est un peu usagé, il reste
un auxiliaire très précieux.
- qualité des contacts et de la
mécanique générale : bougez un petit peu (sans forcer) la connectique
de la ou des entrées sur lesquelles sont reliées les sondes : la courbe
à l'écran ne doit pas bouger. Si elle bouge c'est qu'il y a un mauvais
contact et ça c'est très embêtant. De même et toujours sans s'exciter
comme un poireau qui vient de comprendre qu'il allait passer à la
casserole, manipulez les divers interrupteurs, commutateurs et
potentiomètres de la face avant. Les courbes doivent suivre sans trop
tressauter. Il n'y a rien de plus pénible que de voir une trace qui
bouge sans arrêt à l'écran à cause d'un mauvais contact ou d'un
potentiomètre encrassé. N'oubliez pas de tester les réglages de
position horizontale et verticale (offset) de la ou des courbes.
-
alimentation secteur : vérifier à l'arrière de l'appareil s'il y a un
commutateur de tension d'entrée. Si oui, privilégier la position 230 V
à la position 220 V (bien sûr, surtout pas la position 110 V si elle
existe).
- détail si vous avez le temps de voir ça avec le vendeur
: allumez l'appareil et laissez-le en chauffe pendant 5 minutes, puis
commencez vos vérifications. Laissez ensuite l'appareil une trentaine
de minutes sans y toucher et remettez le couvert des tests. Le
comportement global doit être le même.
Multimètre
Impédance
d'entrée
Elle est en générale supérieure à 1 MO pour
les appareils numériques, elle peut être de l'ordre de 20
KOhms / V pour les appareils analogiques.
Analogique
ou numérique ?
J'en vois qui sourient... Pourtant, si vous faites des mesures avec un
multimètre numérique sur une
réalisation audio faible niveau (préampli à grand
gain par exemple), il se peut que vous entendiez des bruits bizarres au
moment où vous effectuez la mesure sur ladite
réalisation. Ce bruit est provoqué par le convertisseur
numérique / analogique du multimètre (pourtant
alimenté par pile n'est-ce pas), et peut dans certains cas se
révéler plutôt gênant. Dans ce contexte, un
appareil analogique perturbera moins votre réalisation. Autre
raison d'utiliser un appareil analogique : le contrôle de petites
variations de tensions ou de courants, ou évaluation d'une
tendance. Choses quasiment impossible à obtenir avec un appareil
numérique. Autre avantage du multimètre analogique :
celui de la mesure de hautes tensions sur une source présentant
une impédance de sortie très élevée.
Exemple avec un appareil numérique doté d'une
impédance d'entrée de 1 MO sur calibre 2000 V,
comparé avec un appareil analogique doté d'une
impédance d'entrée de 40 MO sur calibre 2000 V. A votre
avis, lequel des deux appareils va afficher la valeur la plus juste ?
Calibres automatiques
Si vous optez pour un multimètre numérique doté de
calibres automatiques, assurez-vous de pouvoir débrayer le mode
automatique et passer en mode manuel. Le mode automatique peut
être pratique quand on ne sais pas trop dans quelle fourchette de
valeurs le paramètre à mesurer va se trouver. Mais il
peut se révéler très pénible pour certaines
mesures. Je peux citer en exemple l'impossibilité potentielle de
faire certaines mesures de tension sur des sources ne pouvant
débiter que quelques uA (exemple : mesure d'une tension
délivrée par une led quand elle est
éclairée, j'ai eu ce problème de mesure avec deux
multimètres différents). Et je ne parle même pas du
temps summplémentaire que l'appareil met avant d'afficher la
valeur que l'on attend. Pour une mesure unique, ça passe, mais
pour une série de mesure, c'est assez casse-pied.
Fonction
Test diode et Test transistor
Il s'agit de fonctions bien pratique pour celui qui veut
dépanner un montage électronique. La présence de
telles fonctions de test n'est pas primordiale, mais je les conseille,
même si les mesure sont parfois faite un peu à la
légère (mesure du gain d'un transistor avec une seule
valeur du courant de base, par exemple).
Alimentation de labo
Il existe tellement d'alimentations de laboratoire ! Sans rire, j'ai
déjà vu une publicité pour une alimentation "de
laboratoire" 0 à 30V / 1A, avec affichage numérique, pour 30 euros !
Mais que peut donc
valloir une alimentation à ce prix ? Sans doute pas ce qu'on est
en droit d'attendre d'une bonne alimentation. C'est mon avis en tout
cas. Que doit-on attendre d'une bonne alimentation, alors ? Pour ma
part, j'attache une importance particulière à ces points :
Limitation de courant
C'est tellement pratique et tellement
sécurisant, de pouvoir brancher une alimentation sur un montage
dont on n'est pas trop sûr, et de ne pas devoir se tenir
éloigné, le bras tendu sur l'interrupteur...
Sérieusement, c'est le genre de fonction que votre alimentation
doit absolument posséder. Surtout si vous êtes
amené à concevoir ou à dépanner souvent un
appareil électronique. Vous voulez faire vous-même une
alim de ce genre ? Je vous conseille le régulateur L200, pas
cher et capable de monter à 2A (exemple de mise
en oeuvre).
Facilité et rapidité de réglage
La tension
de sortie doit pouvoir être ajustée à la valeur de
sortie désirée, avec un potentomètre rotatif
(oubliez les alim à commandes numériques, par bouton Plus
et Moins, c'est vraiment horrible).
Bonne tenue sur les pointes de courant importantes
Et ce aux
fréquences faibles comme aux fréquences
élevées. Et même s'il fait 35 degrés dans la
pièce !
Capacité en courant
Attention aux valeurs
annoncées par certains constructeurs. Certaines alimentations
sont données pour pouvoir débiter un courant max, mais
la valeur max n'est pas toujours vraie pour les faibles tensions de
sortie. Si l'alimentation est de conception simple, la tension en amont
du circuit de régulation est toujours à son maximum, et
une tension de sortie réglée à une faible valeur
va occasionner une forte dissipation thermique au circuit de
régulation, limitant ainsi rapidement le courant qu'il pourra
fournir. Certaines alims sont ainsi spécifiées comme
capables de sortir le courant max... mais sur une durée ne
dépassant pas 8 heures (bien entendu, sans même parler de
la température ambiante). Autant dire que cette alim doit
impérativement être boudée.
Sortie symétrique (double)
Si vous pratiquez l'audio,
votre
alimentation doit délivrer deux tensions de sortie : une
négative et une positive. Si les deux sorties sont
symétriques avec point commun, c'est déjà
très bien. Mais si les deux sorties
sont flottantes, c'est à dire complètement isolées
l'une de l'autre, c'est encore mieux, car vous pourrez alors les monter
en
série ou en parallèle et répondre ainsi à
plus de besoins. Sachez cependant qu'un petit montage simple permet de
disposer d'une sortie symétrique à partir d'une alim
à sortie simple, vous pouvez donc dans un premier temps vous
contenter d'une alim simple et de lui ajouter cette "option" par la
suite (exemple).
Générateur BF
Le générateur BF est un outil génial quand on
travaille dans l'audio. Dans certains cas, un simple petit oscillateur
sinusoidal d'appoint (que vous pouvez fabriquer vous-même, voir par
exemple la page Générateur
audio 007)
peut
parfaitement suffire pour "tracer" le chemin du signal BF dans un
montage, et repérer ainsi là où ça cloche.
Pas besoin d'avoir dans ce cas un signal très pûr, le plus
important
est qu'il puisse être entendu. Pour des mesures de
qualité, il vous
faudra un
générateur un peu plus sérieux,
générant au moins les formes d'onde sinusoidale,
triangulaire et rectangulaire. Le signal de forme triangulaire permet
d'apprécier visuellement (sur écran d'oscilloscope)
les
distorsions faibles, mieux qu'avec un signal sinusoïdal. Mais avec
un
signal sinusoïdal, on peut faire des mesures de distorsion
précises
avec un filtre supprimant (ou réjectant fortement) la
fréquence
fondamentale et en regardant ce qui reste (si très peu de
distorsion,
il ne doit pas rester grand chose). Un signal carré quant
à lui
permet d'apprécier pas mal de choses, tel que suroscillations ou
"trainées". Attention à certains
générateurs BF de type "analogique" avec affichage
"numérique" de la fréquence. Certains sont instables
à souhait (j'en ai acheté un un jour et ai dû le
renvoyer tellement il était décevant de ce point de vue
là) ! Préférez un générateur
synthétisé, pour lequel la fréquence de sortie est
vraiment celle que l'on attend, si sa stabilité est très
importante pour vous. Pour vérifier un étage
d'amplification BF, ce n'est pas le cas, mais pour une annulation de
porteuse avec un modulateur FM, c'est critique.
Pinces crocodile et pointes de touche
Indispensables ! Ne mégotez pas sur le prix, il vous en faut de
bonne qualité si vous ne souhaitez pas être trop
rapidement
embêté par des faux contacts. Très pratique pour se reprendre sur la
masse d'un appareil sous contrôle ou en dépannage.
Analyseur de spectre
Un outil réellement génial, mais hors de prix ! J'ai eu
la chance de pouvoir en récupérer un pour pas grand
chose, il a quelques défauts mais il me rend service de temps en
temps. Il faut avouer que ce n'est pas l'appareil du débutant
par excellence, et je ne vois pas trop ce qu'il vient faire sur cette
page... à moins que vous n'envisagiez la construction d'un analyseur de
spectre à leds.
