Un autre avantage réside dans la flexibilité. Une mémoire importante peut être utilisée, mais elle peut également être ajustée et réduite selon les besoins, offrant ainsi des avantages supplémentaires. Par exemple, avec une mémoire plus réduite, les mesures peuvent être effectuées beaucoup plus rapidement afin de capturer des variations rapides (parasites) ou des formes d'onde indésirables et changeantes. La vitesse d'acquisition des formes d'onde et la réduction des temps morts sont des facteurs déterminants à cet égard.
RIGOL a annoncé, avec la nouvelle série DS70000, un nouvel oscilloscope 3 GHz ou 5 GHz basé sur la plateforme UltraVision III récemment développée. Cet oscilloscope, qui intègre des puces ASIC propriétaires, est décrit en détail ci-dessous, en lien avec les aspects mentionnés précédemment et les avantages de ces paramètres.

Profondeur de la mémoire d'acquisition.
Pour étudier plus en détail la mémoire d'acquisition, examinons le système vertical de l'oscilloscope. Afin de fournir une amplitude contrôlée au convertisseur analogique-numérique (CAN), le signal d'entrée analogique est atténué ou amplifié. Un filtrage est ensuite nécessaire en fonction de la bande passante maximale respective pour éviter les effets de repliement de spectre qui déformeraient le signal en raison d'un échantillonnage insuffisant des composantes haute fréquence au-delà de cette bande passante. Après filtrage, le CAN numérise les données à la fréquence d'échantillonnage définie. Le DS70000 utilise un échantillonnage en temps réel, ce qui signifie que tous les points d'échantillonnage sont acquis séquentiellement après un déclenchement. Les échantillons discrets (désormais binaires) sont stockés dans une mémoire d'acquisition, et les données sont ainsi transmises au système horizontal de l'oscilloscope. Ce dernier garantit l'acquisition d'un nombre suffisant de points d'échantillonnage au moment opportun. Les échantillons sont exprimés en points ; par exemple, un million d'échantillons sont exprimés en 1 Mpt (mégapoints). Avec un oscilloscope, le temps par division, le nombre de divisions (DIV), la profondeur de mémoire et la fréquence d'échantillonnage sont liés par une formule (voir formule 1) :

Formule 1 : Corrélation horizontale d'un oscilloscope numérique.

Sur l'oscilloscope RIGOL DS70504, l'affichage est divisé en 10 sections et sa fréquence d'échantillonnage maximale en temps réel est de 20 GS/s. En mode mono-voie, la profondeur de mémoire maximale est de 2 Gpts, ce qui correspond à une durée d'échantillonnage maximale de 10 ms, soit une durée d'affichage de 100 ms. Comme indiqué dans la formule 1, les autres paramètres sont automatiquement modifiés dès qu'une variable change. Par exemple, l'unité de temps peut être augmentée. Si la mémoire maximale est déjà utilisée, la fréquence d'échantillonnage doit être réduite. Sur les oscilloscopes RIGOL, les variables « unité de temps » et « profondeur de mémoire » sont modifiables ; la fréquence d'échantillonnage automatique est déterminée par ces paramètres. Si un signal de 5 GHz (période = 200 ps) est mesuré avec une unité de temps de 10 ms/section, 500 millions de périodes peuvent être enregistrées et affichées à l'écran en une seule mesure. La fonction zoom permet une analyse plus précise des zones d'intérêt. Grâce à la fréquence d'échantillonnage élevée, même les plus infimes variations d'un signal à 5 ​​GHz sont facilement détectables. La figure 1 illustre l'enregistrement d'un signal à 5 ​​GHz d'amplitude -10 dBm (100 µW ou 200 mVpp). La bande passante à 3 dB du DS70504 est de 5 GHz. La valeur d'amplitude de 200 mVpp, proche de l'amplitude réelle à 5 GHz, est indiquée.

 Figure 1 : Mesure d'un signal de 5 GHz (-10 dBm) avec le DS70504.

Une fréquence d'échantillonnage élevée est également nécessaire si, par exemple, une mesure doit être effectuée sur le front montant d'un signal de données haute fréquence, car celle-ci dépend de la bande passante. Le temps de montée mesuré (AZ) dépend de l'AZ de l'oscilloscope, de la sonde utilisée et du signal mesuré (voir
la formule 2).

Formule 2 : Calcul du temps de montée mesuré du signal de données.

La figure 2 présente un signal de données mesuré avec un câble RF de qualité inférieure sur le canal 1 (en jaune) et comparé à une mesure effectuée avec la sonde différentielle RF RIGOL PVA8700 (canal 3, en rose). Le temps de montée a pu être mesuré avec une bien meilleure précision grâce à la sonde HF.

Figure 2 : Mesure du temps de montée. Rose : avec la sonde RF RIGOL PVA8700. Jaune : avec un câble coaxial (connecteur BNC).

Il est possible d'augmenter la durée d'affichage en maximisant la mémoire, mais cela réduit alors la fréquence d'échantillonnage et empêche la distinction des signaux sur toute la bande passante. Une solution consiste à utiliser la fonction d'enregistrement pour décharger la mémoire par segments, puis à les réassembler. Cependant, l'utilisation d'une mémoire profonde et l'allongement des durées d'affichage diminuent la vitesse d'acquisition des formes d'onde, ce qui augmente les temps d'attente entre les acquisitions.

Vitesse d'acquisition du signal à l'oscilloscope :
Les oscilloscopes numériques nécessitent un temps de traitement pour le traitement et l'affichage du signal numérique. Durant ce temps, l'oscilloscope ne réalise aucune mesure, ce qui induit des temps morts. Plus le nombre de fonctions utilisées (fonctions mathématiques, FFT, etc.) est élevé, plus ces temps morts sont longs. La profondeur de mémoire et les paramètres de synchronisation du moniteur ont également une incidence : plus ces deux paramètres sont importants, plus les temps morts sont longs. Ces temps morts ont un impact très négatif sur la mesure, en particulier lors de la détection d'événements rares, car la durée de la mesure doit être considérablement plus longue pour pouvoir visualiser le défaut avec une probabilité P = 99 %. Le temps de mesure apparaît dans la formule 3.

Formule 3 : Temps nécessaire pour détecter le problème avec une probabilité de 99 %.

Cela signifie qu'avec la vitesse d'acquisition du DS70504, supérieure à 1 million de formes d'onde/s (valeur mesurée : 1,012 million de formes d'onde/s), un parasite d'une fréquence de 10 parasites/s et d'une probabilité de détection de P = 99 % peut être affiché en 4,6 secondes. Par conséquent, 46 événements doivent être mesurés pour représenter un parasite (P = 99 %). Pour un oscilloscope dont la vitesse d'acquisition est inférieure, par exemple 100 000 formes d'onde/s, une période de 46 secondes, soit 460 événements mesurés, serait nécessaire pour afficher le parasite.

On peut donc affirmer que la mémoire profonde permet d'effectuer des mesures de haute précision sur une longue période ou des mesures très rapides avec une mémoire réduite et un temps d'acquisition plus court. L'oscilloscope DS70504 permet d'obtenir d'excellents résultats dans les deux cas. Les oscilloscopes de la série DS70000 peuvent capturer les plus infimes anomalies et détecter des pics aussi faibles que 200 ps. Dans ce cas, l'amplitude est surveillée en continu et, dans l'intervalle d'échantillonnage, les valeurs extrêmes positives et négatives sont enregistrées et affichées. L'enveloppe résultante permet de visualiser les moindres écarts. L'affichage des valeurs maximales et minimales améliore la sensibilité au bruit.
La capacité de la mémoire d'acquisition peut également être exploitée pour stocker plusieurs acquisitions de signaux sur l'appareil en vue d'une analyse ultérieure.

Fonction d'enregistrement :
La série DS70000 permet d'enregistrer les acquisitions de formes d'onde dans des trames individuelles au sein de la RAM. Ces trames peuvent être récupérées autant de fois que nécessaire pour une analyse ultérieure et pour effectuer des mesures telles que l'analyse de fréquence ou le décodage d'un signal de bus (par exemple, CAN-FD). La taille de la mémoire d'acquisition définit le nombre maximal de trames pouvant être acquises. Par exemple, avec 1 kpts de mémoire, jusqu'à 2 millions de trames peuvent être enregistrées. Si une mémoire encore plus réduite est requise, par exemple pour enregistrer des périodes très courtes, 2,4 millions de trames peuvent être enregistrées avec une profondeur de mémoire de 400 pts. L'intervalle minimal entre chaque trame est de 10 ns, et l'intervalle de temps entre ces trames est très court. Grâce à la fonction d'enregistrement, et en configurant judicieusement le déclenchement (normal), le déclenchement et l'enregistrement peuvent être ajustés afin que l'enregistrement ne se produise que lorsqu'un déclencheur est présent. Cela permet d'enregistrer et de sauvegarder des événements sporadiques lors de tests de longue durée et de les analyser ultérieurement autant de fois que nécessaire après la fin du test. La mémoire totale peut également être étendue par segmentation à l'aide de la fonction d'enregistrement. Par exemple, avec 1 Gpt de mémoire, il est possible de capturer jusqu'à 5 images, ce qui correspond à une mémoire maximale de 5 Gpt. Cela illustre l'accumulation d'une quantité importante de données, pouvant atteindre plusieurs gigaoctets. Dans de nombreuses applications, il est nécessaire d'enregistrer les données dans une mémoire interne non volatile, puis de les transférer sur un PC. La rapidité du processus d'enregistrement et de transfert des données vers le PC représente un défi majeur pour de nombreux oscilloscopes, car il peut s'avérer long. RIGOL a optimisé la série DS70000 précisément à cet effet, en la rendant aussi simple et rapide que possible.

Disponibilité des données :
La série DS70000 intègre des interfaces telles que l’USB 3.0 (hôte et périphérique) et l’Ethernet Gigabit pour une disponibilité rapide et fiable des données. Les données peuvent être transférées directement vers un PC ou via une clé USB 3.0. Une fois l’appareil de mesure connecté au PC par Ethernet, le contrôle via une interface web est accessible par navigateur, sans installation de logiciel supplémentaire. La fréquence de rafraîchissement de l’image est de 9 images par seconde, garantissant un affichage très rapide sur le PC. Ce contrôle via l’interface web permet une utilisation complète de l’appareil (voir figure 3).

Figure 3 : Écran et fonctionnement via l'interface de contrôle Web.

Par ailleurs, les enregistrements peuvent être sauvegardés au format MP4 et stockés directement sur l'ordinateur. Cette interface permet également d'envoyer des commandes SCPI à l'appareil. Pour le stockage de volumes importants de données, l'appareil peut aussi servir de serveur FTP via son adresse IP et être accessible depuis un explorateur de fichiers. Ceci facilite le transfert de tous les fichiers enregistrés localement, tels que les images, les fichiers CSV, les vidéos, etc., de l'appareil vers l'ordinateur.

La vitesse de stockage interne de l'appareil a également été optimisée dans la série DS70000.
Par exemple, 10 Mpts peuvent être enregistrés sur l'oscilloscope en moins de 10 secondes. Le transfert de ces données vers un PC via FTP prend moins d'une minute. 2 Gpts (environ 29,8 Go de données) peuvent être enregistrés sur l'appareil en 5 minutes et 26 secondes. Le transfert FTP vers le PC prend ensuite 6 minutes et 50 secondes supplémentaires. Les données binaires peuvent être enregistrées sur l'appareil encore plus rapidement. Par exemple, 2 Gpts peuvent être copiés dans la mémoire interne de l'appareil en 46 secondes et transférés vers un PC via FTP en 63 secondes. RIGOL offre un rapport qualité-prix exceptionnel, fidèle à sa réputation d'excellence, fruit de plus de 20 ans d'expérience dans le domaine des tests et mesures.

La série DS70000 est le premier appareil de mesure StationMAX et offre des fonctionnalités supplémentaires telles que l'analyse spectrale en temps réel, divers modes de déclenchement/décodage de systèmes de bus et des tests de conformité pour l'USB 2.0 et l'Ethernet 100Base-T, par exemple. Elle permet également des fonctions analytiques comme la visualisation en temps réel du diagramme de l'œil et l'analyse de la gigue. Le matériel est conçu pour permettre des extensions futures sans mise à niveau, garantissant ainsi un fonctionnement fiable pendant de nombreuses années. RIGOL propose également une large gamme de sondes, notamment la série PVA8000 de sondes HF actives, qui garantissent une bande passante linéaire jusqu'à 7 GHz et intègrent une puce ASIC propriétaire.

Boris Adlung, RIGOL Technologies Europe