Les voies analogiques

Ce sont les entrées classiques des oscilloscopes, elles sont le plus couramment au nombre de 2 ou 4, exceptionnellement certains constructeurs dispose de modèles monovoie pour les plus réduits, et jusqu'à 8 voies pour les plus évolués.

A noter que le terme "numérique" dans le titre "oscilloscope numérique" s'adresse au traitement interne du signal et n'a donc absolument rien à voir avec le type d'entrée. Les oscilloscopes dits numériques disposent effectivement d'entrées analogiques.

Un rappel important pour votre sécurité et celle de votre matériel ; les 2 ou 4 voies analogiques des oscilloscopes classiques sont reliées par une masse commune qui est reliée au châssis, lui-même relié à la terre.
On peut contourner cette contrainte en choisissant des voies dites "isolées", "flottantes" ou "différentielles", ou bien en utilisant des sondes différentielles.

Les voies numériques

Elles viennent en général en complément des voies analogiques dans les modèles qui disposent d'une fonction d'analyse logique (MSO ; oscilloscope à signaux mixtes). Ces voies se concrétisent physiquement par un port supplémentaire sur la face avant de l'oscilloscope. Ce port se connecte avec des sondes spécialement conçues qui vous permettent de connecter 8 ou 16 voies selon le modèle (parfois livrées en standard, parfois en option).

Ces sondes ne supportent que des signaux logiques, donc bornées en tension selon le type de signal, et permettent à l'oscilloscope de traduire ces signaux en niveaux 0 ou 1 à l'affichage en fonction du temps.
L'analyse logique pour être opérationnelle nécessite deux fonctions dans l'oscilloscope ; un déclenchement spécial lié au type de bus testé et un décodage intégré du bus.

Remarque : il est possible d'utiliser les voies analogiques pour visualiser des signaux numériques, cependant vous serez limité à visualiser un ou deux signaux maximum, en général des bus séries. Il faut néanmoins remarquer que certains modèles ont prévu ce type d'application et ont intégré un déclenchement spécifique et un décodage de certain bus série sans pour autant apparaitre comme des MSO.

Les voies flottantes ou différentielles

Ces voies ne sont pas référencées ni au châssis, ni à la terre, ni entre elles.

Les deux pôles de chaque sonde peuvent donc être disposés à n'importe quel endroit sans se soucier d'une masse commune entre les voies.
Il existe néanmoins des limites de tensions maximales à respecter précisées par le constructeur. Cette technologie flottante très confortable pour les utilisateurs est complexe à mettre en œuvre chez les constructeurs, peu d'entre eux la maitrisent parfaitement. L'équipement est d'autant plus onéreux que la bande passante est élevée et que la sensibilité demandée est faible.

On obtient une mesure flottante également en équipant son oscilloscope classique de sondes différentielles externes, cette solution parait souvent économiquement intéressante mais il faut prendre garde à certains inconvénients ; l'alimentation externe nécessaire, l'éventuelle réduction de bande passante ou la dégradation de la sensibilité provoquée par des coefficients d'atténuation.

Les voies isolées

Ces voies sont isolées de la terre, mais ne sont cependant pas isolées entre elles.

On retrouve fréquemment ce type de voies dans les profils de matériels suivants: l'oscilloscope dispose d'une batterie, d'une alimentation sans prise de terre ou bien plus rarement d'un transformateur d'isolement intégré.

Définition d'une bande passante

"La bande passante d'un oscilloscope est sa capacité à respecter l'intégrité d'un signal analogique d'entrée d'une certaine fréquence."

Concrètement, chaque borne d'un oscilloscope est munie en interne d'un circuit appelé amplificateur d'entrée qui est constitué de composants électroniques divers avec leurs propres limites en fréquence.
C'est la qualité de ces composants qui déterminera la limite haute en fréquence acceptable donc la bande passante.
Elle s'exprime généralement en MHz ou GHz et est déterminée pour une atténuation acceptable à -3dB.

En conséquence pour voir un signal de 50 MHz, il vous faudra choisir plutôt un oscilloscope d'une bande passante un peu plus élevée pour éviter une atténuation de -3dB en fin de gamme de fréquence.

Remarque : La bande passante annoncée d'un oscilloscope numérique n'est réellement exploitable que si elle est accompagnée d'une vitesse d'échantillonnage adéquate.

Bande passante et vitesse d'échantillonnage

S'agissant d'un oscilloscope numérique, le signal analogique est traité numériquement avant affichage à l'écran, la courbe affichée est donc la résultante d'une grande quantité de points reliés les uns aux autres.

D'un point de vue purement théorique, le théorème de Nyquist-Shannon énonce que

"l'échantillonnage d'un signal exige un nombre d'échantillons par unité de temps supérieur au double de l'écart entre les fréquences minimale et maximale qu'il contient."

En clair pour voir un signal de 20 MHz, il faudrait une vitesse d'échantillonnage au minimum de 40M échantillons/s. En réalité, cela est nettement insuffisant pour avoir une représentation correcte à l'écran d'une forme sinusoïdale par exemple.
On s'accordera qu'en dessous de 25 points par période, la représentation est insuffisamment fidèle, en conséquence pour voir à peu près correctement un sinus d'une fréquence de 20 MHz, mieux vaut disposer d'un échantillonnage supérieur à 500 Méch/s. Que dire alors de signaux complexe…

En conclusion, il vous faudra donc avoir une idée du signal que vous souhaitez observer avant de déterminer votre bande passante nécessaire et votre vitesse d'échantillonnage en anticipant une certaine marge de manœuvre afin de ne pas choisir un oscilloscope sous-dimensionné pour votre application.