Version 06/12
N O T I C E
Cette notice fait partie du produit. Elle contient des informations importantes
concernant son utilisation. Tenez-en compte, même si vous transmettez le
produit à un tiers.
Jeu de sondes
de champ proche
pour CEM HZ540/HZ550
Code : 102503
Conservez cette notice pour tout report ultérieur !
Co n rad sur INTE R NET
www.conrad.fr
Note de l’éditeur
Cette notice est une publication de la société Conrad, 59800 Lille/France.
Tous droits réservés, y compris la traduction. Toute reproduction, quel que
soit le type (p.ex. photocopies, microfilms ou saisie dans des traitements
de texte électronique) est soumise à une autorisation préalable écrite de
l’éditeur.
Reproduction, même partielle, interdite.
Cette notice est conforme à l’état du produit au moment de l’impression.
Données techniques et conditionnement soumis à modifications
sans avis préalable.
Les appareils électriques et électroniques usagés (DEEE) doivent être traités individuellement
et confor mément aux lois en vigueu r en ma tière de traitement, de récupération et de
recyclage des appareils.
Suite à l’application de cette réglementation dans les Etats membres, les utilisateurs résidant au
sein de l’Union européenne peuvent désormais ramener gratuitement leurs appareils électriques et
électroniques usagés dans les centres de collecte prévus à cet effet.
En France, votre détaillant reprendra également gratuitement votre ancien produit si vous envisagez
d’acheter un produit neuf similaire.
Si votre appareil électrique ou électronique usagé compor te des piles ou des accumulateurs, veuillez
les retirer de l’appareil et les déposer dans un centre de collecte.
© Copyright 2001 par Conrad. Imprimé en CEE. XXX/06-12/JV
Afin d’effectuer la mesure, placez l’éprouvette d’abord sans blindage à une distance d’au
moins 0,5 m de la sonde. Puis, tournez l’éprouvette jusqu’à ce que vous ayez trouvé
le sens du maximum de rayonnement. Faites le deuxième enregistrement dans cette
position (image 9). Vous pouvez constater une puissance d’interférences allant jusqu’à
1 GHz par rapport au spectre de fond. Le maximum de ce rayonnement parasite s’élève
de 250 à 350 MHz. La ligne la plus forte est indiquée par le marqueur et le niveau
relatif s’élève à -42,8 dBm. Il s’en suit la deuxième mesure : l’éprouvette est équipée
d’un boîtier de blindage pour celle-ci. Tournez-la jusqu’à ce que vous ayez retrouvé le
maximum du rayonnement parasite. Celui-ci peut être dans l’autre sens que celui d’un
appareil ouvert.
Brouilleur avec blindage
Image 10
L’image 10 vous montre le résultat. On peut observer que le rayonnement s’est réduit sur
l’ensemble de la gamme de fréquence. Vous pouvez calculer l’efficacité de blindage pour
les différentes fréquences depuis les différences de niveau de l’image 2 et de l’image 3.
Pour les lignes marquées vous obtenez -55,9dbm. Cela donne une efficacité de 13,1 dB.
En ce qui concerne les fréquences autour de 800 MHz, vous obtenez seulement 9 db.
Les efficacités de blindage dans cet ordre de grandeur ne valent pas beaucoup, mais
malheureusement ce résultat n’est pas un cas isolé. Les mesures ont été effectuées sur
un compteur de fréquence courant de bas de gamme. Il existe de nombreux appareils
dont le boîtier ne permet pas d’obtenir de meilleurs résultats. Il vaut donc la peine de
mesurer avant de dépenser inutilement votre argent.
Ici, l’excellente applicabilité des sondes de mesure, au service de la technologie de
mesure CEM accompagnant le développement, se met encore une fois en évidence.
2 27
Informations générales concernant l’identification CE
Les appareils de mesure HAMEG répondent aux normes de la directive CEM. Le test
de conformité effectué par HAMEG répond aux normes génériques et aux normes des
produits actuelles. Lorsque différentes valeurs limites sont applicables, HAMEG applique
la norme la plus sévère. En ce qui concerne l’émission, HAMEG respecte les valeurs
limites concernant l’environnement domestique, commercial et industriel léger (classe
1B). Quant à l’immunité, les valeurs limites en vigueur concernant l’environnement
industriel sont respectées.
Les câbles de mesure et les lignes de données raccordés obligatoirement à l’appareil
de mesure ont une grande influence sur les valeurs limites acceptables. Par contre,
les câbles ou les lignes utilisés varient selon le domaine d’application. C’est pourquoi
vous devez impérativement respecter les indications et conditions aux limites suivantes
concernant l’émission ou l’immunité lors du fonctionnement de mesure pratique :
1. Câbles de données
Utilisez uniquement des lignes suffisamment blindées afin de raccorder les appareils de
mesure ou leurs interfaces avec des appareils externes (imprimantes, ordinateurs, etc.).
Sauf indication contraire, la longueur maximale d’un câble de données (entrée/sor tie,
signal/commande) ne doit pas dépasser 3 mètres et ne doit pas se trouver à l’extérieur
des bâtiments. Lorsqu’une interface dispose de plusieurs connecteurs, un seul connecteur
doit être branché.
En ce qui concerne les lignes de données en général, veillez à utiliser des câbles de
raccordement avec un double blindage. Le câble HZ72 avec double blindage de HAMEG
est approprié au bus IEEE.
2. Câbles de signaux
En général, les lignes de mesure entre le point de test et l’appareil de mesure doivent
être aussi cour tes que possible. Sauf indication contraire, la longueur maximale d’un
câble de signaux (entrée/sortie, signal/commande) ne doit pas dépasser 3 mètres et
ne doit pas se trouver à l’extérieur des bâtiments. En principe, les câbles de signaux
doivent être blindés (câble coaxial – RG58/U). Veillez toujours à une mise à la masse
correcte. En liaison avec des générateurs de signaux, il faut utiliser des câbles coaxiaux
(RG223/U, RG214/U) à double blindage.
3. Influences sur les appareils
Même en prenant les plus grandes précautions, un champ électrique ou magnétique haute
fréquence de niveau élevé a une influence sur les appareils, sans toutefois endommager
l’appareil ou arrêter son fonctionnement. Dans ces conditions extrêmes, seuls de légers
écarts par rapport aux caractéristiques de l’appareil peuvent être observés.
Jeu de sondes HZ540 / HZ550
Pour le diagnostic CEM
Sonde de champ-H pour localiser les sources d’interférence
Sonde haute impédance pour analyser les niveaux d’interférence
Sonde de champ-E pour évaluer les mesures de blindage et de filtrage
Jeu de sondes HM530
Jeu de sondes HM540
26 3
Pour clôturer, la dernière plage supérieure à 900 MHz appartient aux stations régionales
du réseau D. L’enregistrement montre que la sonde est sensible et qu’elle est à large
bande. Vous trouvez toutes les lignes, de la gamme des ondes moyennes jusqu’au
réseau D, qui s’étendent loin du souffle. Bien évidemment, ce résultat varie en fonction
de l’endroit, mais comme toute l’Allemagne est bien équipée de stations de radiodiffusion
et d’émetteurs de télévision, les lignes correspondantes ne devraient pas manquer nulle
part. Même dans les régions très rurales, le réseau D ne doit pas manquer nulle part sur
l’enregistrement à l’heure d’aujourd’hui : Cela vous montrerait que la sonde dispose d’une
fréquence limite trop faible.
Spectre de fond
Image 8
Toutefois, l’enregistrement du spectre de fond ne sert pas non seulement pour tester la
sensibilité de la sonde. Il sert également de référence, si vous ne pouvez pas effectuer
les mesures suivantes dans une cabine blindée afin de reconnaître les raies spectrales
qui ne proviennent pas de l’électronique à analyser.
Brouilleur sans blindage
Image 9
Mesure de l’efficacité de blindage des boîtiers de
blindage
Qu’est ce que ça m’apporte si je mets l’ensemble de l’appareil dans un boîtier de
blindage ? C’est sûrement la question que tous ceux qui n’ont pas eu la certification
CE peuvent se poser. Malheureusement, il n’existe pas de réponse générale à cette
question car tous les boîtiers métallique ne présentent pas les mêmes caractéristiques.
Mais rares sont ceux qui vont attendre jusqu’au prochain contrôle. Quoi faire si je n’ai
toujours pas la certification CE ? Il est donc nécessaire d’avoir une méthode de mesure
simple qui permet d’évaluer d’abord le succès relatif. Afin d’effectuer une telle méthode,
il existe des sondes de champ-E ultra-sensibles. Vous pouvez les utiliser également
comme antennes de mesure d’une grande largeur de bande, ce qui vous permet
d’obtenir une réponse aux questions mentionnées ci-dessus.
Avant d’utiliser la sonde, vous devez d’abord vérifier qu’elle soit suffisamment sensible.
En principe, toutes les sondes sont passives et inadéquates parce qu’elles ne sont pas
assez sensibles. Afin d’obtenir une réponse à cette question, la solution la plus simple
qui se présente au praticien est d’enregistrer le spectre de large bande comprise entre 0
et 1 000 MHz dans son laboratoire.
L’image 8 vous montre un tel enregistrement, effectué à l’aide d’une sonde E active. Cet
enregistrement montre un niveau très élevé dans la plage allant jusqu’à 50 MHz, dû à
la gamme des ondes courtes et des ondes moyennes. Dans la plage allant jusqu’à 100
MHz, vous pouvez observer des signaux des stations de radiodiffusion FM de la région.
Comme dans le présent cas, une station locale à la place de l’antenne n’existe pas,
car ces signaux sont plus faibles. La ligne la plus forte 474 MHz provient d’un émetteur
de télévision exposé à environ 15 km. Puis, plusieurs lignes allant jusqu’à 800 MHz
proviennent des émetteurs de télévision de la région.
4 25
Caractéristiques techniques
A 23°C après un temps de préchauffage de 30 minutes
Sonde de champ-E HZ551
Gamme de fréquence : <1 MHz à env. 3 GHz
Polarisation : omnidirectionnel
Sensible aux champs électriques
Impédance de sortie : 50 Ω ; connecteur SMA
Alimentation : 6 V / 80 mA
Sonde de champ-H HZ552
Gamme de fréquence : <30 MHz à env. 3 GHz
Polarisation : similaire au cadre de l’antenne
Sensible aux changements de champs magnétiques
Impédance de sortie : 50 Ω ; connecteur SMA
Alimentation : 6 V / 80 mA
Sonde haute impédance HZ553
Gamme de fréquence : <1 MHz à env. 3 GHz
Capacité d’entrée : <2 pF II env. 250 Ω
Atténuation : entre 10 : 1 et 30 : 1
Tension d’entrée max. : 10 VssTension max. d’un conducteur
non-isolé : 30 V
Impédance de sortie : 50 Ω ; connecteur SMA
Alimentation : 6 V / 80 mA
Sonde de champ-µH HZ554
Gamme de fréquence : <50 MHz à env. 3 GHz
Polarisation : Sensible aux changements de champs magnétiques
Haute Résolution spatiale en raison de la faible capacité
Tension max. d’un conducteur
non-isolé : 30 V
Impédance de sortie : 50 Ω ; connecteur SMA
Alimentation : 6 V 80 mA
Sonde faible capacité HZ555
Gamme de fréquence : env. 250 kHz à 3 GHz
Impédance d’entrée : <0,2 pF II env. 250 Ω
Atténuation : 10 : 1
Tension d’entrée max. : 5 VssTension max. d’un conducteur
non-isolé : 30 V
Impédance de sortie : 50 Ω ; connecteur SMA
Alimentation : 6 V 80 mA
Sonde de rayonnement HZ556
Gamme de fréquence : <50 MHz à env. 3 GHz
Polarisation : similaire au cadre de l’antenne ; passif
Rayonnement de champs alternatifs magnétiques
Puissance d’entrée max. : 0,5 W (court terme)
Impédance de sortie : 50 Ω ; connecteur SMA
Sonde de champ-E (courbe de fréquence typique)
Sonde de champ-H (courbe de fréquence typique)
24 5
En résumé, on peut constater qu’il est indispensable pour un électronicien numérique déjà
sensibilisé aux problèmes CEM de se faire une idée de la gamme de fréquence parce
qu’une observation pure de la gamme de temporisation n’est pas suffisante et peut même
engendrer des erreurs de jugement. Théoriquement, la présentation dans la gamme de
temporisation comprend toutes les informations nécessaires qui sont également décrits
dans la gamme de fréquence, mais d’une autre façon. Pourtant, les appareils de mesure
pratiquement disponibles ne les affichent qu’imparfaitement. Surtout la dynamique faible
de la représentation linéaire et la vitesse souvent insuffisante de l’oscilloscope s’opposent
à l’arrivée de la solution théoriquement optimale.
Une sonde haute impédance comme vendue dans les jeux de sondes de champ proche
HZ530/HZ540/HZ550 a servi de capteur afin d’obtenir les mesures des spectres de
fréquences démontrées dans la présente application.
Dans l’exemple suivant une inductance self de choc individuel sert de filtre de câbles de
signaux.
L’image 6 vous montre le résultat : Ici on constate également, malgré un fort ralentissement
des flancs, une mauvaise limitation du spectre.
pouvez également constater un tracé du flanc. A ce moment-là, il faut demander, si la
fonctionnalité logique du circuit numérique a déjà été perturbée par un tel flanc. Dans
un tel cas, vous pouvez obtenir le meilleur compromis entre la limitation du spectre et
la fonctionnalité logique en adaptant l’équipement du circuit RCR. Cela est un exemple
particulièrement joli afin de démonter l’efficacité de la méthode métrologique proposée ici.
Dans le commerce, vous trouvez différents filtres pour câbles de signaux complets. Vous
pouvez vérifier leur efficacité en terme métrologique de la même manière.
L’image 5 vous montre l’utilisation d’un condensateur trois contacts comme filtre de câbles
de signaux dans la structure. Celui-ci a été également utilisé pour les autres mesures. Le
résultat est décevant : malgré un fort ralentissement des flancs du signal, le spectre est
mal limité. Cela est dû au fait que la masse de tels condensateurs trois contacts ne peut
pas être réalisée à une induction aussi faible que celle du circuit RCR au service de la
technologie CMS. Il existe même des condensateurs trois contacts mal construits à ce
niveau-là.
Image 7
On note qu’une considération exclusive de la gamme de temporisation peut facilement
inciter aux fausses idées : une mesure très chère qui charge extrêmement la fonction
numérique et qui nous offre un résultat décevant du côté CEM.
Image 7
Finalement, nous allons analyser un des filtres CMS modernes qui se composent de deux
perles de ferrite et d’un condensateur de traversée. Le résultat, montré sur l’image 7,
semble être assez satisfaisant. Le spectre est proprement limité et les flancs sont encore
assez raides. Seuls les dépassements négatifs et positifs sont moins satisfaisants. Cela
est malheureusement un problème accompagnant les filtres qui présentent, eux-mêmes,
des composants capacitifs et inductifs.
6 23
Sonde haute impédance (courbe de fréquence typique)
Points divers
Dimensions (L x l x h) : 13 x 27 x 70 mm
(+ tige d’antenne pour le HZ551)
Alimentation depuis des analyseurs de spectre HAMEG ou des blocs d’alimentation
optionnels (sauf HZ556), le câble d’alimentation est fixé de façon permanente à la sonde.
Contenu de livraison :
HZ540 (jeu de base) = 1x HZ551 ; 1x HZ552 ; 1x HZ553 ; 1x câble SMA/BNC 1,2 m ;
mallette de transport solide ; mode d’emploi
HZ550 = similaire au jeu de base HZ540 + 1x HZ554 + 1x HZ556 + 1x câble SMA/N
Informations importantes
Vérifiez immédiatement après le déballage que les sondes ne présentent aucun dommage
mécanique ou de pièces volantes à l’intérieur. Si le produit a été endommagé lors du
un endroit humide)
transport, contactez immédiatement le transporteur, car dans ce cas-là, les sondes ne
doivent pas être mises en service.
Sécurité
Les sondes ont quitté l’usine en bon état en termes de sécurité. Elles répondent donc aux
spécifications de la norme européenne CE (EN) 61010-1 ou de la norme internationale
CEI 1010-1. Afin de conserver cet état et de garantir un fonctionnement en toute sécurité,
l’utilisateur doit respecter les informations et précautions figurant dans le présent mode
d’emploi, le plan de test et le manuel de réparation.
Si vous jugez qu’un fonctionnement sans danger n’est plus assuré, veuillez mettre les
sondes hors service et les protéger contre toute utilisation involontaire. Cette hypothèse
est justifiée,
- lorsque les sondes présentent des dommages visibles
- lorsque les sondes présentent des pièces volantes
- lorsque les sondes ne travaillent plus
au minimum requis de la poste, de la SNCF ou de l’entreprise de transport).
- après un stockage prolongé sous des conditions défavorables (p. ex. à l’extérieur ou à
- après des contraintes de transport graves (p. ex. dans un emballage qui ne répond pas
En principe, toute mesure effectuée avec les sondes sur les parties du circuit sous
tension disposant de tensions supérieures à 30 V n’est pas autorisée. Comme la
plupart des mesures se fait sur l’appareil ouvert, l’utilisateur doit être familiarisé
avec les dangers possibles. Les appareils alimentés par le réseau doivent être
séparés galvaniquement du réseau par un transformateur de séparation (sans terre).
Conditions de fonctionnement
La température ambiante autorisée lors du fonctionnement est comprise entre +5°C et
+40°C. Durant le stockage ou le transport, la température peut être de -20°C à +70°C.
Si vous constatez une condensation, qui s’est formée lors du stockage ou du transport,
laissez acclimater le pont de mesure pendant env. 2 heures avant de le mettre en
service. Le pont de mesure est conçu pour une utilisation dans les pièces propres et
sèches. La position de fonctionnement est appréciable.
22 7
L’image 2 vous montre les résultats pour une résistance 47 Ω. En ce qui concerne la
gamme de temporisation, on constate une amélioration significative : les dépassements
négatifs sont moins importants et les flancs se sont amoindris. Mais malheureusement,
ces résultats sont trompeurs. La faible dynamique de l’affichage linéaire de l’oscilloscope
ne peut pas correctement représenter les caractéristiques CEM pertinentes du signal.
Le spectre ne montre qu’un très faible amortissement de la gamme de fréquence
supérieure. La sonde pour oscilloscope est également impliquée en partie à cette erreur
de jugement car elle fournit tout de même une charge capacitive supérieure à 6 pF. En
revanche, la sonde haute impédance dispose d’une capacité de charge de seulement
2 pF. La sélection de la résistance vous permet de modifier encore un peu le présent
résultat. Par contre, vous ne pouvez pas vous attendre un succès éclatant par une
simple méthode comme celle-ci où vous intégrez tout simplement une résistance.
Vous pouvez améliorer le résultat en ajoutant un condensateur au niveau de la résistance
au sein du circuit RC.
L’image 3 vous montre les résultats pour un équipement avec 47 Ω et 100 pF. La charge
de la structure se fait, comme déjà expliqué précédemment, par le circuit imprimé et
l’entrée de la porte individuelle.
Image 6
En ce qui concer ne la gamme de temporisation, on ne constate presqu’aucune
modification par rapport à l’image 2. Par contre, la gamme de fréquence montre surtout
dans la partie centrale et supérieure une amélioration significative. En cas d’utilisation
d’un oscilloscope plus lent, vous ne pourriez plus percevoir aucune modification dans
la gamme de temporisation. Cela démontre très clairement les points faibles d’une pure
mesure de la gamme de temporisation : on oublie l’importance CEM de la mesure.
Image 4
L’étape suivante consiste à élargir le filtre pour câbles de signaux à un circuit RCR. Celui-ci
a été équipé de 47 Ω, 100 pF et 47 Ω. Le changement par rapport à l’état précédent
est significatif. La gamme de fréquence est quasiment limitée à 200 MHz. Mais vous
Image 4
Le spectre couvre toute la gamme de fréquence jusqu’à 1 000 MHz. En réalité, il va
même au-delà, mais les spectres montrés sur les images précédentes s’arrêtent tous
à 1 000 MHz afin de permettre une meilleure comparaison. En ce qui concerne la
gamme de temporisation, vous pouvez observer des dépassements négatifs et positifs
relativement importants ainsi que des pics de flancs. Le signal est défavorable en ce
qui concerne la CEM. La grande largeur de bande permet déjà un rayonnement à partir
des circuits imprimés relativement petits. Surtout lorsque les signaux doivent quitter les
circuits imprimés, la limitation de tels spectres devient particulièrement indispensable, si
vous ne souhaitez pas entreprendre des mesures de blindage importantes.
La première mesure souvent recommandée est d’intégrer une résistance entre la sortie
de la porte et le câble. Lors de cette mesure, le câble est séparé par une entrée de porte
individuelle afin de créer des conditions réalistes. La séparation ainsi que la longueur du
câble doivent toujours correspondre aux conditions réelles car la séparation perturbe
fortement l’incidence des filtres pour les câbles de signaux.
Image 5
8 21
Attention – Respecter le mode d’emploi
Prudence – Présence de haute tension
Prise de terre
Symboles utilisés
Garantie et réparation
Avant de quitter l’usine, chaque sonde parcourt un test de qualité.
En cas de réclamation pendant la période de garantie légale, veuillez contacter le
revendeur auprès duquel vous avez acheté le produit HAMEG. Pour toute sorte de
réparation pendant la période de garantie, nous appliquons nos conditions de garantie
en vigueur que vous pouvez consulter à tout moment sur notre site internet http://www.
hameg.com
Uniquement pour les pays de l’UE :
Pour un traitement plus rapide, les clients de l’Union Européenne (UE) peuvent faire
effectuer les réparations directement par HAMEG. Même le délai de garantie dépassé,
le service clientèle de HAMEG se tient à votre disposition pour toute sorte de réparation.
Return Material Authorization (RMA) :
Avant chaque renvoi d’un appareil, veuillez demander un numéro RMA par internet
http://www.hameg.com. ou par fax. Si vous ne disposez pas d’emballage approprié, vous
pouvez commander un carton d’origine vide en contactant notre service HAMEG (Tél.:
+49 (0) 6182 800 500, E-Mail : service@hameg.com
Mise en service
L’alimentation des sondes se fait directement par les analyseurs de spectre HAMEG.
Lorsque vous utilisez un autre analyseur de spectre, un oscilloscope ou un récepteur
de mesure pour effectuer les mesures, l’alimentation se fait par un bloc d’alimentation
disponible en option.
Branchez les sondes à l’aide du câble SMA/BNC fourni sur l’analyseur de spectre, le
récepteur de mesure ou l’oscilloscope. Cela vous laisse, généralement, assez de liberté
pour les mesures nécessaires. Lorsque vous utilisez, pour des raisons particulières, un
câble plus long, de légers écarts de l’entrée d’amplitude à des fréquences plus élevées
En principe, toute mesure effectuée avec les sondes sur les parties du
circuit sous tension disposant de tensions supérieures à 30 V n’est pas
autorisée. Comme la plupart des mesures se fait sur l’appareil ouvert,
l’utilisateur doit être familiarisé avec les dangers possibles. Les appareils
alimentés par le réseau doivent être séparés galvaniquement du réseau par
un transformateur de séparation (sans terre).
sont possibles.
En cas normal, les sondes fonctionnent en association avec un analyseur de spectre.
Ces appareils disposent habituellement d’une impédance d’entrée de 50 , ce qui vous
permet d’effectuer une terminaison correcte des sondes. Lorsque vous branchez un
oscilloscope ou un récepteur de mesure avec une résistance d’entrée différée, veillez
à ce que les sondes soient correctement branchées. Autrement, vous risquez des
influences considérables et non estimables de la caractéristique de courbe de fréquence.
Du fait de leurs caractéristiques électriques, les sondes sont conçues pour différents
tests. La sonde de champ-E s’utilise généralement pour effectuer des mesures à une
distance comprise entre 1 m et 1,5 m de l’objet à tester. Ensuite, vous pouvez localiser
à l’aide de la sonde de champ-H les fréquences parasites détectées dans la zone
rapprochée de la source d’interférence. Puis, la sonde haute impédance vous permet
de délimiter exactement la source d’interférence et d’effectuer une évaluation ciblée des
mesures prises.
Dû à ses caractéristiques, la sonde de champ-E n’est pas conçue pour les mesures à
l’intérieur d’un appareil ou directement sur les parties sous tension d’un circuit. Le contact
électrique de l’antenne avec les parties sous tension du circuit (DC max. 20 V ; AC max.
+10 dBm) peut entraîner un endommagement du préamplificateur intégré. Les valeurs
limites mentionnées s’appliquent également à la sonde haute impédance. Par contre, un
contact électrique pour la mesure dans le cadre des valeurs limites fixées est prévu.
Consignes de sécurité !
Les sondes ne sont généralement pas conçues pour effectuer des mesures quantitatives. Il
n’est pas possible de calculer directement le rayonnement parasite depuis les résultats de
mesure afin de l’utiliser pour le contrôle d’acceptation. Le jeu de sondes a été développé
comme aide pour l’enregistrement qualitatif des fréquences parasites dans le cadre de
mesures prises lors du développement. La signifiance des résultats de mesure obtenus
dépend beaucoup des conditions aux limites respectives des mesures.
20 9
moins chers que les autres. Une largeur de bande de 1 000 MHz est suffisante pour
l’évaluation des circuits CMOS. Les oscilloscopes appropriés coûtent très chers.
Comme les analyseurs de spectre sont des appareils de haute fréquence, ils disposent
habituellement d’une entrée 500 Ω. Cette caractéristique ne convient pas aux mesures
des circuits numériques parce que le circuit ne supporte généralement pas la connexion
d’une telle charge. Du moins, la mesure serait fortement faussée.
C’est pourquoi vous nécessitez une sonde haute impédance afin d’effectuer la mesure
dans les circuits numériques. Cette sonde ne charge pas significativement l’objet de
mesure et réalise le signal à large bande à 500 Ω.
En principe, cela pourrait vous inciter à choisir les filtres pour câbles de signaux dans
le catalogue. En outre, les fabricants renommés proposent dans leur catalogue les
mesures dans la gamme de fréquence et la gamme de temporisation correspondantes
en plus de leurs filtres. Malheureusement, ces mesures sont généralement prises
en rapport avec une charge ohmique. Et en plus, elles se présentent bien. Dans la
pratique de l’électronique numérique, il est très rare de rencontrer une telle charge.
C’est pourquoi une application réelle est le seul moyen d’évaluer l’efficacité des filtres.
Cette application vous montrera que les filtres ne fournissent pas toujours les résultats
attendus.
Ce fait vous sera démontré à l’aide des exemples suivants effectués sur une famille
logique 74ACT. Les portes ont toujours fonctionnées avec une fréquence de 5 MHz.
L’image 1 vous montre les résultats au niveau d’une telle porte située sur un circuit
imprimé et dont la sortie travaille au point mort.
Image 3
On n’a pas besoin de cette vitesse pour représenter ces fonctions de système numériques.
C’est la raison pour laquelle les laboratoires mentionnés ci-dessus utilisent souvent des
appareils plus lents. Ceux-ci simulent des temps de montée à l’utilisateur qui n’existent pas
en réalité. En général, on voit uniquement le temps de montée de l’oscilloscope.
Cela révèle un problème métrologique :
Image 1
Image 2
Les mesures nécessaires afin d’évaluer les caractéristiques CEM importantes du système
ne peuvent pas être effectuées avec l’équipement existant et les oscilloscopes nécessaires
coûtent très chers.
Une solution utilisable consiste à se rabattre sur la gamme de fréquence : L’évaluation
de la fonction numérique se fait toujours avec un oscilloscope d’une vitesse moyenne et
le test des caractéristiques CEM pertinentes s’effectue dans la gamme de fréquence à
l’aide d’un analyseur de spectre. Comme l’analyse du spectre des gammes de fréquence
correspondantes est plus facile en terme technique que la résolution dans la plage de
temporisation, les appareils nécessaires répondant aux conditions de base coûtent déjà
10 19
Généralités
Les développeurs et les constructeurs des appareils électriques et électroniques
sont obligés d’assurer la compatibilité de leurs propres appareils conformément à
la directive CEM. La connaissance qu’on ne peut pas obtenir l’immunité par un test
effectué ultérieurement, mais qu’elle doit être travaillée pendant toutes les étapes d’un
développement est hors question. CEM ne doit pas coûter cher.
Les outils pour le domaine de la technologie de mesure accompagnant la phase de
développement permettent de faciliter l’effort et de réduire les coûts pour la sécurité CEM.
Pour ces tests, HAMEG vous propose des appareils abordables destinés à la technologie
de mesure Pre-Compliance CEM. Les analyseurs de spectre, les réseaux fictifs et les
sondes de mesure de champ proche HAMEG conçus pour l’utilisation au secteur de la
technologie de mesure CEM accompagnant toute phase de développement vous offrent la
bonne solution, lorsque vous souhaitez obtenir rapidement et à moindre coût des résultats
vérifiables.
Caractéristiques des sondes
Grâce à leur forme ergonomique, les sondes sont très maniables. Leur taille compacte
vous permet d’effectuer également des mesures à des endroits difficilement accessibles.
L’alimentation des sondes se fait directement par l’analyseur de spectre HAMEG. Si
vous utilisez des appareils d’autres constructeurs, des solutions pour l’alimentation
sont disponibles comme accessoires. Les sondes disposent d’une impédance de sortie
de 50 ohms et sont non seulement compatibles avec les analyseurs de spectre, mais
également avec les récepteurs de mesure et les oscilloscopes.
Jeux de sondes de champ proche pour CEM HZ540 et HZ 550
Les jeux de sondes de champ proche HAMEG, destinés à la technologie de mesure
Pre-compliance CEM, se composent de différentes sondes large bande présentant
différentes caractéristiques de réception. Les sondes sont conçues pour une utilisation avec
une large variété d’analyseurs de spectre, de récepteurs de mesure ou d’oscilloscopes
pour la mesure qualitative du rayonnement électromagnétique. Elles servent surtout pour
le diagnostic dans la recherche des problèmes d’émissions des circuits imprimés, des
circuits intégrés, des câbles, des fuites dans le blindage et d’autres sources d’interférences
similaires. Les jeux de sondes HZ540 et HZ550 HAMEG se composent selon l’utilisation
souhaitée.
L’ensemble de base de ces jeux de sondes comprend une sonde active de champ
magnétique, un monopole actif de champ-E ainsi qu’une sonde active haute impédance.
L’ensemble HZ550 comprend, des sondes supplémentaires, par rapport au jeu de base
HZ540, telle qu’une sonde de champ-µH et une sonde de rayonnement.
Description des sondes
Sondes de champ-E HZ551
La sonde de champ-E est la plus sensible de l’ensemble. Elle mesure les problèmes
de rayonnement de manière omnidirectionnelle sur toute une gamme de fréquence
déterminée. Elle est utilisée afin de vérifier l’émission de rayonnement total d’un module
ou d’un appareil. En plus, elle vous permet d’obtenir une première vue globale du
spectre d’interférences. Cette sonde vous permet donc, par exemple, de comprendre
un résultat d’un test CEM effectué par un prestataire de service ou tout simplement
de vérifier l’effet des mesures de blindage. De plus, la sonde de champ-E peut être
utilisée afin d’effectuer des mesures relatives suite à un procès verbal de réception.
Habituellement, cette mesure avec ce type de sonde se fait à une distance d’environ un
mètre de l’objet à mesurer.
Sonde de champ-H HZ552
La sonde de champ-H permet ensuite de localiser les sources d’interférence dans le
champ proche, déterminées auparavant par la sonde de champ-E. Dû à sa conception,
la sonde HZ552 dispose d’une haute résolution. Elle peut être utilisée pour le diagnostic
d’émissions des circuits imprimés qui dérangent, de fuites de blindage et de sources
B = 1/(tr π)
d’interférences au niveau des câbles et des lignes. Grâce à sa taille compacte, la HZ552
est parfaitement adaptée à la localisation d’interférences à des endroits difficilement
accessibles ou à des sources d’interférences très petites, p. ex. les modèles CMS.
Sonde de champ-µH HZ554
La sonde de champ-µH est conçue pour tester les champs-H sur les composants CMS
miniatures et les pistes conductrices ainsi que pour détecter les flux d’interférences au
niveau de la masse. La sonde est réceptive aux changements d’un flux magnétique.
Elle est même capable de détecter les flux perturbants, dans le sens du CEM, dans les
Ground-planes. Ce n’est pas la valeur absolue du courant qui est mesurée, mais le taux
de son changement. L’amplitude du signal de sonde est directement proportionnelle
au changement du flux magnétique et ainsi proportionnelle au changement du courant
excitant.
C’est pourquoi cette sonde est particulièrement bien adaptée à un premier test approximatif
de l’efficacité des mesures CEM. Elle permet de détecter la source d’interférences au
millimètre près et donne une bonne information sur l’efficacité de la mesure CEM prise
après avoir délimité la source d’interférences.
18 11
Sélection des filtres de câbles de signaux axée sur la
pratique
Depuis le 01 janvier 1996, tous les fabricants des produits électriques et électroniques
doivent faire face aux problèmes CEM croissants causés par un rythme de travail de plus
en plus rapide de la logique numérique moderne. La nouvelle législation n’aggrave pas
la problématique de rayonnement parasite, mais oblige chaque développeur d’aborder
cette nouvelle législation.
Les périodes sont révolues, durant lesquelles une solution pour résoudre le problème du
rayonnement parasite a été cédée au service CEM. Ou les périodes durant lesquelles
un produit, qui ne s’est pas fait directement remarqué par des problèmes d’interférence,
a été considéré, sous des aspects CEM, comme quasi en règle. Aujourd’hui, chaque
développeur doit respecter dès le début de son projet les aspects CEM afin de garantir
par la suite une réception avec succès. Les circuits imprimés sont conçus d’une autre
façon qu’il y a encore quelques années. Un découplage large bande raisonnable de
l’alimentation doit être déjà considéré comme niveau actuel de la technologie.
Mais également les câbles de signaux doivent être adaptés aux normes actuelles. Les
signaux numériques disposent de spectres dont la largeur de bande correspond environ à :
Le temps de montée tr est donc le facteur déterminant. Plus le temps de montée est
court plus la largeur de bande est grande. D’autant plus que ce n’est pas la largeur
de bande indiquée sous forme de tableau qui est décisive, mais uniquement la largeur
de bande réellement disponible. Celle-ci peut considérablement différer de la largeur
de bande indiquée. Cela est dû au fait que la valeur figurant dans le tableau se réfère
souvent à la pleine charge capacitive. Mais dans la plupart des cas pratiques, cette
charge n’est pas présente. Une conversion approximative est relativement simple : la
moitié de la charge capacitive signifie la double vitesse du temps de montée.
Voici un exemple afin d’illustrer ce fait : un microprocesseur est indiqué avec un temps
de montée de 2 ns du flanc. La charge enregistrée comme base s’élève à 150 pF.
Lorsque vous chargez un signal de ce processeur avec seulement une porte CMOS,
donc avec env. 12,5 pF, le flanc devient environ douze fois plus rapide. Vous devez vous
attendre une valeur inférieure à 200 ps. Lorsque vous convertissez cette valeur en la
largeur de bande respective, vous obtenez 1,6 GHz. En effet, vous pouvez également
obtenir des largeurs de bande supérieures à 1 000 MHz pour les structures pratiques
disposant encore d’un peu de capacité de circuit.
D’un point de vue CEM, cela est bien sûr dommageable. Même dans la plupart des
laboratoires au service de la technologie numérique, il n’est pas possible de mesurer la
vitesse du temps de montée réelle des circuits CMOS modernes. Cela nécessiterait des
oscilloscopes en mesure de représenter des temps de 100 ps. Ce type d’oscilloscope
coûte cependant très cher.
Image 5 : Le signal d’une micro sonde H pour une structure sans mesures de
déparasitage
L’image 5 vous montre un signal de micro sonde H dans une structure sans mesures de
déparasitage effectuées. L’amplitude est très élevée, elle atteint presque 60 mV.
Une méthode très utilisée afin d’améliorer la situation est d’intégrer une résistance de
série directement au niveau de la sortie du module d’horloge. Dans ce cas, nous avons
mesuré 82 ohms.
Image 6 : Dédoublement de l’amplitude de signal par une résistance de série à la
sortie du module d’horloge
L’image 6 vous montre le résultat : L’amplitude de signal a diminué de 50 %. Dans le
présent cas, l’effet de la mesure de déparasitage est immédiatement perceptible.
12 17
Sonde haute impédance HZ553
La sonde haute impédance HZ553 vous offre une impédance d’entrée élevée avec une
très faible capacité d’entrée. La méthode de mesure ressemble à la mesure effectuée
avec les sondes pour oscilloscope. Cette sonde peut être utilisée pour mesurer
directement sur les pistes conductrices ou dans le contact électrique avec les raccords
des composants. Cela permet la limitation exacte de la source d’interférences jusqu’au
niveau de raccordement et vous permet donc l’évaluation précise de mesures CEM
effectuées. La sonde haute impédance dispose d’une capacité d’entrée <2pF pour
une impédance d’env. 250 k et exerce donc une très faible charge sur l’éprouvette. Le
coefficient d’atténuation de la sonde est compris entre environ 10dB et 30dB. Grâce à la
conception de la sonde basée sur une méthode brevetée, vous n’avez pas besoin d’un
raccord de mesure lors de l’application.
Sonde Low-Capacitance (sonde faible capacité) HZ555
La sonde HZ555 s’utilise pour toutes les mesures nécessitant des niveaux de signal
faibles et où la charge capacitive fausserait la mesure par l’utilisation d’une sonde pour
oscilloscope. Grâce à sa faible capacité d’entrée de <0,2pF, qui est encore plus faible
que celle de la sonde haute impédance, cette sonde vous permet d’évaluer précisément
les mesures CEM effectuées sur les circuits imprimés et les niveaux des composants.
Le principe de conception breveté de cette sonde vous permet de l’utiliser sans câble
de terre. C’est-à-dire que seul le contact avec le point guidant le signal vous permet
d’effectuer une mesure exacte des signaux allant jusqu’à plusieurs GHz. Le diviseur de
10:1 vous facilite le travail avec les oscilloscopes.
Sonde de rayonnement HZ556
La sonde de rayonnement HZ556 est conçue pour le diagnostic de sensibilité des
circuits analogiques et, sous condition, également de circuits numériques. Elle est
conçue de manière passive et néce ssite un générateur HF pour fonctionner. La
résolution correspond à celle de la sonde de champ-H HZ552. Grâce à sa conception
passive, cette sonde peut être utilisée non seulement comme émetteur, mais également
comme récepteur. Vous pouvez l’utiliser également pour l’induction de courants sur les
câbles ou les signaux de test à l’intérieur des composants.
Problèmes CEM dans la pratique
Les développ eu rs éle ctroniques sont devenu s entre-temps compétents dans de
nombreuses mesures afin d’améliorer la CEM des circuits imprimés. On reconnaît souvent
la valeur de chaque mesure seulement au moment de la mesure de rayonnement dans la
cellule TEM GHz.
Ce fait a pour conséquence que les mesures isolées sont rarement vérifiées car les
coûts et le temps nécessaire seraient beaucoup trop importants. En revanche, si vous
vérifiez les mesures isolées seulement après toute une série de mesures effectuées, il
n’est plus possible d’attribuer le succès ou l’échec à chacune des mesures isolées.
Afin d’effectuer un certain test préliminaire, il est conseillé d’utiliser ce qu’on appelle les
sondes de reniflage. Il existe deux types de sondes de reniflage : ce qu’on appelle la
sonde de champ-E et la sonde de champ-H. La sonde de champ-E réagit aux champs
alternatifs magnétiques. La sonde de champ-H est sensible aux changements du flux
magnétique. Avant d’utiliser ces sondes, vous devez saisir le type de champ jouant le
rôle majeur dans les circuits imprimés modernes.
Si les tensions sont élevées et si les flux sont faibles, le champ électrique joue un
rôle plus important. Si les tensions sont basses et si les flux sont élevés, le champ
magnétique domine. Le premier des deux cas a explicitement existé pour la technologie
à tube cathodique. Les circuits intégrés modernes se caractérisent par leurs tensions
basses et partiellement par leurs flux relativement élevés.
Ici, il est important de souligner que les valeurs absolues des flux sont un peu moins
importantes que le taux de leur changement. En excitant un arbre électromagnétique, si
cela se fait par un composant magnétique, le changement du champ magnétique dans
l’unité de temps est l’unité déterminante.
C’est exactement ce composant qui va être évalué par ce qu’on appelle la sonde de
champ-H. L’amplitude du signal de sonde est proportionnelle au changement du flux
magnétique et ainsi proportionnelle au changement du courant excité. C’est pourquoi de
telles sondes sont particulièrement bien adaptées aux tests approximatifs de l’efficacité
des mesures CEM.
La plupart de ces sondes possède cependant un inconvénient sensible : elles disposent
d’une très faible résolution géométrique. C’est pourquoi vous ne pouvez plus explicitement
attribuer au promoteur le signal pris à l’aide de cette sonde. Pour cette raison, veillez
particulièrement au moment de l’acquisition de telles sondes à ce que vous ayez au moins
une sonde qui dispose d’une résolution élevée pour le champ magnétique.
par une bobine d’arrêt et,
cc
16 13
est raccordée à la surface V
cc
Image 4 : Signal de comparaison d’un système d’alimentation amorti à deux
niveaux
En revanche, l’image 4 montre le même signal, pendant que le circuit est alimenté ici par
un système d’alimentation amorti à deux niveaux.
Signal à la sortie d’un module d’horloge (clock driver)
Cela signifie que la broche V
qu’en plus, cette surface est carbonisée pour une raison d’amortissement.
On peut observer que l’amplitude du signal figurant sur l’image 4 est beaucoup plus
petite que celle montrée sur l’image 3. Vous pouvez déjà constater l’efficacité de la
mesure en utilisant les sondes sans qu’un effort plus important sur la technologie de
mesure soit nécessaire.
Le dernier exemple vous indique la prise d’un signal de sonde au niveau du module
d’horloge sur une carte de l’Europe. Le signal est directement mesuré à la sortie du
module d’horloge.
d’un 74 AC 00
cc
d’un
cc
amorti. Les changements du champ magnétique sont assez importants.
cc
74AC00 à l’aide d’une sonde micro-H. Ici, le circuit intégré est alimenté par un système de
Image 2 : Changement du courant de surface à proximité du groupe de condensateurs
L’image 2 vous montre le changement du courant de surface à proximité de ce groupe
de condensateurs. On voit que ce signal est beaucoup plus lent que celui montré sur
l’image 1.
Le temps de montée s’élève à trois nanosecondes. Le groupe de condensateurs ne peut
alimenter que très lentement la surface en courant. Bien évidemment, vous ne pouvez
obtenir de tels détails qu’à l’aide de sondes de haute résolution.
L’exemple suivant vous montre l’effet des mesures de déparasitage absorptives.
d’un
d’un 74 AC 163
cc
cc
. Comme
cc
parce que celui-ci ne peut
cc
Image 3 : Signal directement au niveau de la broche V
surface masse – V
Le signal figurant sur l’image 3 a été directement prélevé au niveau de la broche V
et la surface de la masse s’élève à
cc
14 15
est bien sur renforcé par un groupe de condensateurs
cc
Mesures avec HZ554 sur un multilayer à 4 couches
Par la suite nous allons vous expliquer, à l’aide de quelques exemples, comment vous
car ils peuvent être uniquement prélevés de la charge de la surface V
cc
l’impédance de ces composants de haute fréquence est trop élevée, vous ne pouvez pas
les apporter par des câbles d’alimentation plus grands. Vous ne trouverez pas non plus
pouvez conclure des détails intéressants des signaux des sondes. En principe, vous
pouvez afficher les signaux soit en gamme de temporisation soit en gamme de fréquence.
Pour l’homme la présentation en gamme de temporisation est souvent plus claire que
celle en gamme de fréquences. Les mesures suivantes ont été prises sur un multilayer à
4 couches au format d’une carte de l’Europe. Sur cette carte, le système d’alimentation
est exposé en surface. L’écart entre la surface V
100 µm. Le système de surface est découplé par un groupe de condensateurs placé au
centre de la platine.
L’image 1 vous montre le signal du courant de surface à proximité de la broche V
Image 1 : Signal du courant de surface à proximité de la broche V
74 AC 163. L’amplitude représente l’ampleur du changement du champ magnétique et
est donc proportionnelle au changement du courant dans la surface à cet endroit. Le
déroulement temporel se fait assez rapidement.
Le temps de montée est inférieur à la nanoseconde. Cela est dû au fait que les
composants de courants de haute fréquence se trouvent surtout à proximité de la broche
de condensateur de stabilisation au niveau de la broche V
V
pas non plus fournir ces composantes haute fréquence du courant.
situé au centre de la surface. Cependant, ce groupe de condensateurs peut uniquement
fournir les composants de basse fréquence.
En outre, le système masse - V
Loading...