Le petit monde des outils de test et de mesure a considérablement évolué depuis l’époque où il était largement dominé par les dispositifs à composants discrets. Il fut une époque en effet où les instruments de mesure étaient simplement des instruments de mesure ; les oscilloscopes rien d’autre que des oscilloscopes et les analyseurs logiques ni plus ni moins que des analyseurs logiques, chaque appareil ayant ses propres capacités et ses propres limites. La plupart du temps, l’interconnectivité se limitait à la possibilité de brancher des déclencheurs pour le traçage avec un oscilloscope analogique ou la collecte de données avec un analyseur logique. Configurer l’appareil devenait du même coup une tâche extrêmement complexe à cause de l’important câblage que cela impliquait, ainsi que des modifications d’interconnexion nécessaires pour réaliser les différentes mesures ou les tests de vérification. Nous n’en sommes plus là aujourd’hui.

Certes, des instruments discrets tels que des oscilloscopes numériques, des générateurs de signaux, des multimètres numériques, des émulateurs et des analyseurs logiques existent encore sur le marché, mais les laboratoires de test modernes privilégient désormais les outils intégrés destinés à la conception et à la vérification de systèmes à signaux mixtes. Le fait de pouvoir intégrer ces outils aux postes de travail et aux ordinateurs facilite la transition entre les tests et les vérifications dans tous les départements, chez tous les fabricants comme dans les organismes de test ou de certification.

Sonder ou ne pas sonder, telle est la question

L’une des principales avancées des systèmes embarqués modernes réside dans leur capacité à effectuer des autotests et à utiliser des technologies de boundary scan en série pour vérifier l’intégrité et la continuité du signal. Bien que principalement confinés au domaine numérique, la plupart des circuits intégrés à grande échelle intègrent des technologies de boundary scan comme le J-Tag pour charger le code et tester et entraîner les lignes d’E/S.

Cette avancée technologique a permis de réduire la taille des cartes de circuits imprimés en éliminant la nécessité de disposer de plusieurs points de test discrets. Elle a également permis de gagner énormément de temps au cours de la conception, de la réalisation de tests et du débogage, car les tests de continuité ou les détections courtes peuvent être réalisés à l’aide d’un réseau série. C’est un avantage non négligeable quand on pense aux brochages à pas fin des processeurs modernes. En effet, il est relativement difficile d’utiliser des testeurs de continuité de façon fiable pour vérifier l’intégrité d’autant de broches.

Les outils modernes de test et de mesure multifonctions et à signaux mixtes gèrent efficacement les tests dans le domaine numérique, mais aussi le débogage et la vérification des réseaux série pour les communications. Cela inclut les communications puce-à-puce comme I2C, UART et SPI, ainsi que les communications machine-à-machine comme Ethernet et la fibre optique.

La technologie sans fil illustre les problèmes auxquels la vérification des signaux mixtes est confrontée, car elle englobe les tests de lignes numériques, analogiques et de transmission. Sonder ces circuits peut modifier leurs caractéristiques. De ce fait, le sondage non intrusif devient un sujet spécialisé en ayant recours à la détection RF sans fil et au traitement du signal. Malgré les capacités des outils d’implantation de circuits imprimés modernes, les résultats réels présentent souvent un écart, ce qui nécessite plusieurs itérations de circuits imprimés pour obtenir les niveaux de performances souhaités. Chacune de ces applications de conception a des exigences spécifiques pour les vérifications de conception et les vérifications fonctionnelles. Dès lors, la question qui se pose est de savoir par où une équipe d’ingénieurs doit-elle commencer pour identifier les outils les mieux adaptés à ses besoins ?

Le choix entre une solution tout-en-un ou modulaire

On trouve chez des fabricants de qualité des outils de test intégrés qui constituent d’excellents points de départ. Disposer d’un appareil unique capable d’effectuer la plupart des tests dont on a besoin simplifie grandement la connectivité et la synchronisation. La première étape de ce processus consiste à déterminer le nombre de canaux requis, en considérant séparément les canaux analogiques et numériques, car ils ne sont généralement pas interchangeables.

Le type d’affichage intégré aux outils peut influencer la taille et le prix de l’appareil. Les oscilloscopes à signaux mixtes autonomes de la gamme Mixed Domain MDO4000C de Tektronix sont des oscilloscopes robustes et polyvalents capables de traiter de nombreuses applications complexes (voir figure 1). L’écran XGA intégré permet aux utilisateurs d’inspecter visuellement les formes d’onde et de consulter les mesures. Grâce aux connectivités Ethernet et USB intégrées, ils sont faciles à intégrer dans un banc de test flexible et extensible.

Figure 1 : en combinant au sein d’un même appareil un oscilloscope, un analyseur logique, un analyseur de spectre, un générateur de fonctions arbitraires, un analyseur de protocole, un DVM, etc., cet outil unique en son genre est capable d’acquérir des données analogiques et numériques simultanément et de façon synchronisée (Source : Mouser Electronics)

Certaines applications requièrent toutefois des fonctionnalités supérieures à ce qu’une unité tout-en-un peut offrir. En pareil cas, on pourra se tourner vers un outil plus haut de gamme, comme le PicoScope 9404-16 CDR de Pico Systems. Cet oscilloscope modulaire à 4 canaux présente une fréquence d’échantillonnage de 5 Téch./s (voir figure 2). Les données peuvent être affichées sur l’écran d’un PC ou d’un ordinateur portable, ce qui en fait une solution idéale pour des mesures sur le terrain ou à des fins d’étalonnage.

Figure 2 : l’oscilloscope numérique modulaire PicoScope 9404-16 CDR présente un taux d’échantillonnage étonnant avec 5 Téch./s. Les données peuvent être affichées sur l’écran d’un PC ou d’un ordinateur portable, ce qui en fait une solution idéale pour des mesures sur le terrain ou à des fins d’étalonnage (Source : Mouser Electronics)

Sur la route

Avec différentes conceptions, il peut être difficile de choisir entre un écran intégré à l’équipement de test ou la mise en réseau avec d’autres équipements et ordinateurs. C’est pourtant un choix essentiel dès lors que l’on souhaite disposer d’un banc d’essai mobile.

Or, l’utilisation sur le terrain de ce type de matériel est généralement soumise à des exigences strictes en matière de maintenance planifiée et de réparation. Les conceptions avancées peuvent nécessiter un étalonnage, alors que, pour des raisons de coût, elles ne disposent pas de références d’étalonnage stables. En pareil cas, des appareils tout-en-un comme le Tektronix offrent une solution complète en éliminant le besoin de transporter et d’installer plusieurs outils individuels. En revanche, des modules spécialisés peuvent s'avérer nécessaires si l’on souhaite effectuer des tests sur la route.

Le principal avantage des appareils tout-en-un est de permettre aux ingénieurs de test de ne manipuler qu’un seul outil polyvalent, qu’il soit au labo ou sur site. De plus, chacun ayant désormais facilement accès à un ordinateur portable ou une tablette, il est possible, à l’aide de macros, de configurer rapidement et avec précision un équipement flexible pour plusieurs tests, ce qui permet de réduire le risque d’erreur humaine, mais aussi de gagner un temps précieux.

Conclusion

Il n’existe pas de solution universelle pour les tâches de test et de mesure. Chaque discipline à ses propres besoins. Par exemple, les concepteurs de circuits intégrés peuvent avoir besoin de réaliser des tests de fuite des broches, ce qui n’est pas le cas des concepteurs d’équipements. Par ailleurs, les tests à haute tension ne peuvent être réalisés qu’avec un équipement spécifique.

Les concepteurs doivent prendre le temps de réfléchir à ajouter des points de test si cela s’avère nécessaire et si c’est ce qu’il y a de moins intrusif. Tester des CNA, des CAN, des systèmes audio et vidéo et des systèmes RF sans fil peut nécessiter des outils spécialisés. Cependant, en plus de fournir des rapports précis et fiables, les testeurs à signaux mixtes offrent désormais des solutions bien pensées pour la plupart de ces besoins.

À propos de l’auteur

Après avoir terminé ses études en génie électrique, Jon Gabay a travaillé avec des entreprises de défense, commerciales, industrielles, de consommation, d'énergie et médicales en tant qu'ingénieur de conception, codeur de micrologiciels, concepteur de systèmes, chercheur scientifique et développeur de produits. Chercheur et inventeur en énergies alternatives, il s'est impliqué dans la technologie d'automatisation depuis qu'il a fondé et dirigé Dedicated Devices Corp. jusqu'en 2004. Depuis, il fait de la recherche et du développement, rédige des articles et met au point des technologies pour la prochaine génération d'ingénieurs et d'étudiants.