Boîtier oscilloscope Analog Discovery 3 Digilent

Un oscilloscope, un générateur de signaux, un analyseur logique, un analyseur de spectre, un traceur de courbes et deux alimentations réglables : tout cela tient dans un boîtier de 10 cm de côté qui se branche sur un simple port USB. L'Analog Discovery 3 de Digilent (référence constructeur 410-415, souvent abrégée AD3) remplace une pile d'appareils de paillasse par un seul module piloté depuis le logiciel WaveForms, disponible sous Windows, macOS et Linux. Deux entrées différentielles 14 bits, seize entrées-sorties numériques, une cadence d'échantillonnage de 125 MS/s sur toutes les voies simultanément : la mesure se fait là où se trouve le circuit, sur un coin de bureau comme en salle de travaux pratiques.

Spécifications visuelles de l'Analog Discovery 3

Spécifications techniques

L'Analog Discovery 3 réunit une chaîne d'acquisition analogique, une chaîne de génération, seize lignes numériques et deux alimentations, toutes cadencées par une horloge système ajustable. Le boîtier mesure 10,0 × 10,0 × 2,0 cm pour 128 g, et se raccorde au PC par un connecteur USB Type-C en débit USB 2.0.

La partie oscilloscope offre deux voies différentielles à résolution 14 bits (16 bits en moyennage), échantillonnées jusqu'à 125 MS/s par voie. Deux calibres coexistent : ±2,5 V par rapport à la masse (soit 5 V crête à crête) et ±25 V (50 V crête à crête), avec une résolution absolue de 0,336 mV en dessous de 0,5 V/div et de 3,36 mV au-delà. L'impédance d'entrée vaut 1 MΩ en parallèle avec 24 pF, la sensibilité verticale se règle de 200 µV/div à 5 V/div sur dix divisions, et la protection tolère ±50 V continus ou ±30 V efficaces. Point à connaître avant l'achat : la bande passante dépend du câblage. Sur la nappe MTE fournie, elle est de 9 MHz à -3 dB (2,9 MHz à -0,5 dB). Avec l'adaptateur BNC vendu séparément, elle grimpe à plus de 30 MHz à -3 dB, les entrées devenant alors asymétriques et le couplage AC devenant accessible.

Le générateur de signaux arbitraires comporte deux sorties asymétriques 14 bits dans une plage de ±5 V, avec une résolution de 166 µV sous 1,25 V et de 665 µV au-delà. Sa bande passante suit la même logique : 9 MHz à -3 dB en direct, 12 MHz avec l'adaptateur BNC. Le courant de sortie atteint 30 mA sans distorsion et jusqu'à 40 mA avant coupure matérielle, avec un slew rate de 400 V/µs sur un échelon de 10 V. Chaque voie dispose de 32 768 échantillons de mémoire, complétés par des buffers de modulation de 8 192 points pour l'AM, la FM, la modulation de phase et la sommation.

Côté numérique, 16 lignes d'entrées-sorties en LVCMOS 3,3 V tolérantes 5 V en entrée partagent le même connecteur MTE 2×15 au pas de 2,54 mm. Les niveaux d'entrée s'étagent de 0 à 0,8 V pour un '0' et de 2,0 à 5 V pour un '1' ; en sortie, la force de commande se choisit entre 4, 8, 12 et 16 mA, le slew rate entre lent et rapide, et le tirage entre pull-up, pull-down, keeper ou rien du tout. Le décalage entre voies reste de l'ordre de 2 ns. L'analyseur logique et le générateur de motifs travaillent eux aussi à 125 MS/s avec 32 768 échantillons par voie, et les interpréteurs matériels couvrent SPI, I²C, UART, CAN, I²S, 1-Wire, PS/2, HDMI CEC, Manchester, JTAG, GPIB, SWD et les protocoles définis par l'utilisateur.

Les deux alimentations programmables délivrent 0,5 à 5 V et -0,5 à -5 V, avec suivi mutuel optionnel, une résolution de relecture de 8 mV et jusqu'à 800 mA ou 2,4 W par voie quand une alimentation auxiliaire 5 V est raccordée sur le jack 5,5 × 2,1 mm. L'horloge système, réglable de 50 à 125 MHz (100 MHz par défaut), fixe les plages des analyseurs : de 0 Hz à la moitié de l'horloge pour le spectre, de 20 µHz à 9 MHz pour l'analyseur de réseau, et jusqu'au quart de l'horloge pour l'analyseur d'impédance. La broche T1 peut exporter ou importer une horloge de référence pour synchroniser plusieurs boîtiers, avec moins de 4 ps de gigue.
 

A propos du tarif du boitier Analog Discovery 3

Le boitier Analog Discovery 3 est disponible selon 2 tarifs.

Le tarif  académique  applicable pour les écoles et les étudiants    ou   Le tarif   standard  applicable pour les particuliers et les sociétés           
  
 Vous devez sélectionner le tarif vous concernant en haut de la page dans le menu de sélection au dessus du bouton "Ajouter au panier"  
   
Si vous sélectionnez le tarif académique, il vous faudra impérativement nous adresser une commande officielle émanant d'une école d'ingénieur, d'une université, d'un I.U.T, d'un lycée. De plus, il vous faudra également nous communiquer le N° de téléphone, le nom et l'émail d'un des professeurs amené à utiliser la platine.  Utilisez l'onglet présent en haut du bouton "Ajouter au panier" pour choisir le tarif lors de votre commande.  

Ce que l'Analog Discovery 3 apporte à vos projets

L'intérêt de l'AD3 tient moins à une spécification prise isolément qu'à la disparition des arbitrages. Sur la génération précédente, choisir une configuration d'instruments revenait parfois à priver un autre instrument de mémoire. Le passage à un FPGA AMD Spartan 7 règle la question : chaque instrument conserve au minimum 2 048 échantillons quelle que soit la combinaison retenue. Les buffers doublent au passage, de 16 384 à 32 768 échantillons par voie, et 65 536 en acquisition mono-voie. Concrètement, on capture des séquences plus longues sans sacrifier la résolution temporelle, et on construit des signaux AWG plus complexes.

Trois autres apports changent le quotidien. Les filtres FIR matériels (jusqu'à 16 coefficients) nettoient le bruit haute fréquence avant même que le signal n'arrive dans l'affichage, ce qui évite de confondre un artefact d'acquisition avec un défaut du circuit. Le bouclage numérique interne permet de réinjecter une acquisition vers le générateur, filtrée ou brute, et d'afficher côte à côte le signal émis et le signal renvoyé par le montage sous test. Enfin le mode Record monte à environ 10 MS/s vers la mémoire du PC, ce qui ouvre la porte à des enregistrements longs que la seule mémoire embarquée ne permettrait pas.

Reste à situer l'appareil honnêtement. Un instrument USB de cette catégorie n'a pas la bande passante d'un oscilloscope de paillasse à 200 MHz, et les 9 MHz obtenus sur la nappe MTE se ressentent dès qu'on regarde des fronts rapides — l'adaptateur BNC est alors indispensable. Il n'y a que deux voies analogiques, et l'AD3 abandonne au passage le jack audio intégré de l'AD2 ainsi que la prise en charge des entrées logiques 1,8 V. En contrepartie, l'appareil se glisse dans un sac, ne demande aucune alimentation secteur pour la plupart des mesures, et couvre en une seule dépense un périmètre fonctionnel qu'il faudrait sinon répartir sur quatre ou cinq appareils distincts.

Logiciel, outils et matériel compatible

Tout passe par WaveForms, l'application gratuite de Digilent qui pilote l'Analog Discovery 3 par la liaison USB. Le boîtier n'a ni écran ni bouton : c'est le logiciel qui fournit les instruments, l'affichage, les mesures et l'export. Version minimale recommandée pour l'AD3 : 3.20.1, disponible pour Windows, macOS et Linux, y compris en version ARM 64 bits pour un Raspberry Pi.

L'installation regroupe quatre composants : le runtime Adept, le runtime WaveForms, l'application elle-même et le WaveForms SDK. Une fois l'appareil branché, il est reconnu automatiquement ; le Device Manager sert ensuite à le renommer (pratique dans une salle où une trentaine d'unités cohabitent), à choisir la configuration de buffers parmi six possibilités, et à régler l'horloge système. WaveForms dispose aussi d'un mode démonstration qui permet de découvrir l'interface sans matériel branché.

Chaque instrument se sauvegarde individuellement (extensions .dwf3scope, .dwf3logic…), mais l'unité de travail réellement utile est l'espace de travail au format .dwf3work : il embarque la configuration de tous les instruments ouverts et, en option, les acquisitions capturées. Un enseignant prépare ainsi une manipulation complète et distribue un seul fichier à ses étudiants.
 
 
 
 

Pour sortir du cadre de l'application, le WaveForms SDK expose une bibliothèque dynamique (dwf.dll, dwf.framework, libdwf.so) exploitable en C, C++, C#, Python et Visual Basic : on ouvre l'appareil par FDwfDeviceOpen, on cible une unité précise par son numéro de série via FDwfEnum, puis on pilote chaque instrument depuis son propre programme. L'appareil se contrôle également depuis LabVIEW grâce au WaveForms Toolkit installé par le VI Package Manager, et depuis MATLAB (R2021b ou plus récent) avec le Digilent Test & Measurement Toolbox. Un éditeur de script en JavaScript est aussi intégré directement dans WaveForms, sans aucune installation supplémentaire.

Côté matériel, l'AD3 hérite de tous les accessoires de la génération précédente. L'adaptateur BNC porte la bande passante au-delà de 30 MHz et autorise l'emploi de sondes classiques. L'Audio Adapter+ rend les entrées et sorties audio, en mono comme en stéréo. L'adaptateur d'analyse d'impédance commute automatiquement les résistances de référence par relais, et le testeur de transistors ouvre l'instrument traceur de courbes aux diodes, transistors bipolaires et FET. Le module courant et puissance ajoute la mesure de courant, de puissance et de déphasage. Restent la platine d'expérimentation et le module de dérivation, qui ramènent les broches vers une plaque à essais. Une alimentation externe 5 V / 4 A est recommandée dès qu'on sollicite les alimentations à leur maximum. L'ensemble de la gamme figure dans notre rayon équipements de test et mesure.

Chaîne d'outils logicielle et matérielle de l'Analog Discovery 3

Les instruments WaveForms de l'Analog Discovery 3, un par un

Quatorze instruments virtuels sont disponibles dans WaveForms pour l'Analog Discovery 3. Ils se partagent les mêmes ressources matérielles : les deux entrées analogiques ne peuvent servir qu'à un instrument analogique à la fois, et une même ligne numérique ne peut être pilotée que par un seul instrument. Voici ce que chacun sait faire.

Oscilloscope

L'instrument Scope capture et affiche les signaux analogiques présents sur les entrées. Son écran se divise en trois zones : le tracé, le panneau de configuration à droite et la barre de contrôle en haut. On acquiert en continu avec Run/Stop, ou un seul buffer autour d'un événement avec Single. Le déclenchement se règle par les menus Mode, Source, Condition et Level. Une condition Rising avec un niveau à 1 V déclenche dès le franchissement de ce seuil à la montée. Le groupe Time fixe la base de temps et la position par rapport au trigger, chaque groupe Channel gère l'offset et le calibre vertical.

Le panneau Measurements ajoute des mesures automatiques classées par catégorie : fréquence et période côté Horizontal, crête à crête et valeur moyenne côté Vertical. Les curseurs Quick Measure Free, Vertical et Pulse donnent lecture directe de la période, de la fréquence, de la largeur d'impulsion et du rapport cyclique. Au-delà des deux voies physiques, on empile des voies Math (fonctions écrites en JavaScript, filtres passe-bas, passe-haut et passe-bande, amplificateur à détection synchrone pour extraire un signal noyé dans le bruit), des voies Reference pour comparer une capture archivée, des voies numériques, ainsi que les filtres matériels FIR et IIR propres à l'AD3 et le rebouclage interne des sorties W1, W2, V+ et V-. Le menu View ouvre les vues FFT, Spectrogram, Histogram, Persistence, XY (pratique pour tracer une caractéristique courant-tension), Zoom, Data, Logging scripté, Audio et Notes. L'export accepte les formats image, CSV, TXT, TDMS, WAV et binaire, et la fonction Record to File écrit directement sur disque.

Générateur de signaux (Wavegen)

Le Wavegen applique au circuit sous test des signaux définis par l'utilisateur, du continu à la sinusoïde en passant par les signaux modulés. La fenêtre associe une prévisualisation qui se met à jour à chaque modification, un panneau de configuration et une barre de contrôle. La vue Simple propose type de signal, fréquence, amplitude, offset, symétrie et phase dans des listes ; la vue Basic reprend les mêmes paramètres sous forme de curseurs bornés, plus commode pour un réglage fin.

Quatre panneaux avancés élargissent le champ. Custom construit le signal par expression mathématique en syntaxe JavaScript, par valeurs discrètes, par import de fichier ou au tracé à la souris. Play rejoue un fichier .csv, .txt, .mp3, .wav, .wmv ou .avi. Sweep balaye linéairement la fréquence et l'amplitude sur une durée donnée. Modulation dispose d'une colonne pour la porteuse, une pour la modulation de fréquence et une pour la modulation d'amplitude, chacune activable indépendamment. Une subtilité à connaître : Stop arrête une seule voie tandis que Stop All les arrête toutes, et une voie arrêtée mais toujours activée continue de sortir sa tension d'offset ; il faut décocher Enable pour revenir à 0 V. Le menu Synchronization détermine le comportement mutuel des deux sorties, et le menu Edit copie ou échange les configurations entre voies.

Alimentations programmables

L'instrument Supplies pilote les deux rails variables et, sur l'AD3, définit aussi le standard électrique des broches numériques. Chaque rail possède son champ Voltage (saisie clavier avec unité ou choix dans une liste, toute valeur hors plage étant ramenée à la tension réalisable la plus proche), accompagné d'un curseur et d'un bouton engrenage pour restreindre la plage utilisable. Les boutons Positive Supply et Negative Supply commutent chaque voie, le Master Enable les met sous tension d'un seul geste, et la case Tracking recopie en miroir toute modification : 2 V sur le rail positif donne automatiquement -2 V sur le négatif.

Le champ Threshold ajuste conjointement la tension d'alimentation numérique et le seuil au-delà duquel une entrée est lue comme un '1'. Un volet dédié règle le courant de sortie par broche (de 2 à 16 mA, ou sélection automatique), la vitesse de transition (Quiet par défaut, Fast ou Slow), le tirage des entrées et la fréquence d'horloge. Le panneau System Monitor, désactivé par défaut, affiche l'état des rails internes et la température de l'appareil. Pour vérifier la tension réellement délivrée, le guide propose de relier les broches d'alimentation aux entrées de l'oscilloscope et de lire la ligne DC du voltmètre.

Voltmètre

Le Voltmeter relève rapidement des valeurs sur les signaux analogiques continus et alternatifs. Son interface se réduit à un tableau dont les colonnes sont les voies et les lignes les grandeurs calculées : composante continue, True RMS et AC RMS. On lance l'acquisition avec Run et les cellules se rafraîchissent seules. Le bouton engrenage donne accès à la cadence de rafraîchissement, à l'offset, au calibre, au facteur d'atténuation et à l'activation de chaque voie. Ce facteur doit impérativement être renseigné à 10x quand on utilise des sondes réglées ainsi, faute de quoi toutes les lectures sont fausses d'un facteur dix.

Les entrées différentielles négatives 1- et 2- doivent être reliées à la masse du circuit testé. Une sinusoïde de 1 V d'amplitude issue du générateur affiche environ 700 mV en valeur efficace, ce qui constitue un bon test de prise en main. Attention au partage des ressources : dès que le voltmètre tourne, l'oscilloscope, l'enregistreur de données et les trois analyseurs analogiques sont indisponibles.

Enregistreur de données (Data Logger)
 

Le Data Logger suit l'évolution de mesures calculées sur de longues durées, plutôt que la forme d'onde brute. Le volet Measurements liste les grandeurs surveillées : par défaut tension continue, True RMS et RMS de chaque voie, chacune tracée dans sa couleur. L'axe horizontal couvre une minute par défaut avec une période d'échantillonnage d'une seconde ; la liste History change la largeur de la fenêtre, la liste Update la cadence, et l'icône Utilities expose le nombre d'échantillons, l'offset, le calibre et les facteurs d'atténuation.

Le bouton vert plus ajoute des mesures : l'onglet Item propose les grandeurs prédéfinies, l'onglet Function ouvre un éditeur de script pour écrire une fonction mathématique personnalisée, avec bouton Evaluate Script pour la valider, champs de nom et d'unité, complétion de code et débogueur pas à pas. Les fonctions trigonométriques y travaillent en radians. Run enregistre en continu, Single acquiert pendant la durée définie par History, et le menu Show ajoute des colonnes minimum, maximum et moyenne. L'export produit un fichier CSV contenant tous les points affichés, commentaires et en-têtes en option, ou une image horodatée incluant le numéro de série de l'appareil. Une journalisation continue peut tourner jusqu'à soixante jours à une cadence maximale de dix échantillons par seconde.

Analyseur logique
 

L'analyseur logique capture les seize lignes numériques et les affiche en chronogramme. On déclare les voies par « Click to Add channels » : en lignes individuelles (Signal), en bus, sous forme de protocole standard (SPI, I²C, UART, CAN, I²S, 1-Wire) ou de protocole personnalisé. Un canal protocole décode les transactions en alignant les mots sur les drapeaux start, select et acknowledge, et les restitue en binaire, décimal, hexadécimal ou ASCII, avec réglage de l'endianness, de la polarité et de l'ordre des bits.

Cinq modes d'acquisition sont proposés : Repeated, Screen (remplissage de gauche à droite puis écrasement), Shift (défilement de droite à gauche), Record (remplissage successif de buffers, adapté à la surveillance d'un capteur pendant des heures) et Sync (échantillons cadencés par une horloge externe). Le déclenchement se choisit entre None, Auto et Normal, avec trois niveaux de personnalisation : Simple attribue à chaque voie une condition Ignore, Low, High, Rise, Fall ou Edge ; Pulse déclenche sur une impulsion plus courte qu'une durée donnée (Glitch), plus longue (Timeout), de durée exacte (Length) ou après un nombre d'événements (Counter) ; Protocol ouvre un menu propre au protocole sélectionné. Le tracé compte toujours dix divisions, avec un menu engrenage pour le mode de plage, le choix d'horloge interne ou externe, l'acquisition de bruit et le nombre de buffers conservés côté PC. Les vues Events, Measurements (cycles, fréquence, période, rapports cycliques, largeurs d'impulsion), Logging, Cursors et Notes complètent l'analyse.

Générateur de motifs (Pattern Generator)

Le Pattern Generator produit les signaux numériques qui stimulent le circuit sous test. Les voies s'ajoutent en trois natures : Signal pour une ligne à un bit, Bus pour un groupe de broches, ROM Logic pour piloter des sorties en fonction de l'état d'entrées. La colonne Output définit le comportement électrique : PP en push-pull (états 0 et 1), OD en collecteur ouvert (0 et Z, résistance de tirage vers le haut nécessaire), OS en source ouverte (Z et 1, tirage vers le bas), TS en trois états. La colonne Idle fixe l'état de repos, la colonne Type la nature du motif.

Cinq types de motifs sont disponibles : Constant (valeur figée), Clock (fréquence, rapport cyclique en pourcentage, phase en degrés), Pulse (polarité, nombre de points bas et hauts, un point durant 10 ns par défaut), Random et Custom (motif chargé depuis un fichier ou saisi à la main). La barre de contrôle ajoute Trigger pour se déclencher depuis un autre instrument, Wait pour retarder le départ (l'unité doit être précisée sous peine d'erreur d'ordre de grandeur), Run pour la durée de génération et Repeat pour le nombre de répétitions. En mode ROM Logic, on nomme les entrées et sorties, on leur affecte des broches, on règle la fréquence d'évaluation de 100 mHz à 100 MHz, puis on remplit une table de vérité où X vaut « peu importe ». Rappel utile : ces broches ne sont pas des sources de puissance ; au-delà d'une LED avec sa résistance, il faut passer par un MOSFET ou un pont en H.

Static I/O
 

Le StaticIO pilote et observe les lignes numériques au moyen d'organes virtuels affichés à l'écran : LED, boutons, interrupteurs, curseurs, barres de progression, afficheurs sept segments. À l'ouverture, toutes les lignes sont regroupées par paquets de huit et affectées à des indicateurs LED, la lecture ne démarrant qu'après avoir lancé l'instrument.

Chaque groupe de huit se reconfigure en Bit IO, en Slider (sortie 8 bits réglable de 0 à 255, la ligne du haut portant le bit de poids fort), en Progress Bar (entrée 8 bits affichée en barre) ou en 7 Segment (chaque ligne pilotant un segment ou le point décimal). Ligne par ligne, on choisit LED en entrée, rouge au niveau haut et gris au niveau bas, Button avec six comportements possibles, ou Switch avec quatre. Dans les deux derniers cas, un état Z haute impédance permet de ne pas forcer la ligne, ce qui est précieux quand plusieurs organes partagent le même fil. Le menu View autorise à renommer chaque ligne, ce qui rend un banc de test bien plus lisible.

Analyseur de spectre

L'instrument Spectrum affiche les signaux capturés dans le domaine fréquentiel : fréquences en abscisse, amplitude en ordonnée, exprimée par défaut en dBṼ. Un sinus de 500 kHz injecté en bouclage produit un pic net à 0,5 MHz proche de 0 dBṼ, le reste du spectre restant entre -80 et -120 dBV, c'est-à-dire au niveau du plancher de bruit.

La barre de contrôle expose la plage de fréquences, les bornes Start et Stop, puis le type d'échelle, la fréquence centrale, le span, le nombre de bins, l'algorithme (FFT ou CZT), le nombre d'échantillons et la résolution. Le panneau latéral gère les unités, l'étendue verticale, la plage de tension d'entrée (les calibres larges dégradant la résolution), les options par voie et le déclenchement. On ajoute des traces et des traces de référence, on fige une capture en Hold pour la comparer à la mesure en cours, on choisit un type de moyennage et une fenêtre de pondération parmi Rectangular, Hamming, Hann, Blackman-Harris, Flat Top, Kaiser et d'autres. Les vues Persistence (histogramme de probabilité en fausses couleurs), Time, Measurements, Components (composantes triées par amplitude), curseurs et marqueurs complètent l'exploitation, avec export en CSV, TXT ou TDMS.

Analyseur de réseau
 

L'instrument Network mesure la réponse en fréquence d'un circuit en le balayant avec un signal dont la fréquence varie, et trace le résultat sur deux graphes superposés : le gain en décibels en haut, la phase en degrés en bas, les deux partageant l'axe des fréquences. Sur un filtre passe-bas RC, on voit la voie de sortie décroître régulièrement pendant que sa phase, référencée sur la voie d'entrée, glisse de 0° vers -90°. Le tracé de Bode que l'on calcule habituellement sur le papier apparaît directement à l'écran.

Le balayage par défaut couvre 1 kHz à 1 MHz, les bornes acceptant de 20 µHz à 9 MHz sur l'Analog Discovery 3. Une icône jaune signale tout dépassement de la bande passante du générateur ou de l'oscilloscope. On règle la densité du balayage en nombre de pas ou en pas par décade, la source (générateur voie 1, voie 2, différentiel ou externe), le mode Constant, Table ou une excitation personnalisée en JavaScript, l'amplitude de 10 mV à 5 V, l'offset, l'échelle logarithmique ou linéaire, et sous Options l'amplification, le temps d'établissement, le nombre minimal de périodes et le moyennage. Deux mesures personnalisées sont activables, par défaut partie réelle et partie imaginaire, avec échelle, unité et nom libres. Les vues Nyquist et Nichols s'ajoutent aux tracés Time et FFT.

Analyseur d'impédance
 

L'instrument Impedance caractérise condensateurs, inductances et résistances en fonction de la fréquence. Il prend le contrôle du générateur et de l'oscilloscope, qui passent en état Busy. La mesure exige une résistance de référence externe, choisie selon la valeur attendue du composant : mesurer un condensateur de 10 nF se fait par exemple avec 10 kΩ en série. L'adaptateur d'analyse d'impédance pour Analog Discovery automatise ce montage grâce à plusieurs résistances commutées par relais.

Deux modes coexistent. Meter affiche un tableau de valeurs à une fréquence donnée, avec choix de l'élément recherché (automatique, inductance, capacité, résistance) et du modèle série ou parallèle. Analyzer, le mode par défaut, propose une batterie de tracés : gain, phase, tension et courant en valeurs efficaces, réelles et imaginaires, impédance en module, résistance et réactance, admittance en conductance et susceptance, inductance, capacité, facteurs de dissipation D et de qualité Q, diagramme de Nyquist, plus deux tracés programmables. La topologie du montage se déclare explicitement selon que le composant est chargé en sortie, relié à la masse ou mesuré en différentiel. La fonction Compensation permet un étalonnage en circuit ouvert et en court-circuit et l'enregistrement de la valeur réelle des résistances mesurée au multimètre : elle devient indispensable en haute fréquence, avec de fortes résistances de référence et de faibles capacités, et doit être refaite après tout changement de résistance ou de plage.

Traceur de courbes
 

L'instrument Tracer relève les caractéristiques des composants semi-conducteurs discrets. Le champ Type sélectionne le composant testé : diode, transistor NPN, transistor PNP, FET canal N ou canal P. Chaque cas a son propre schéma de câblage, et le champ Measure donne accès à quatorze types de mesures, deux d'entre elles n'acceptant que des acquisitions uniques.

Sans adaptateur, il faut déclarer les valeurs des résistances employées et les tensions de balayage appliquées, ce qui laisse une bonne marge d'expérimentation ; l'adaptateur testeur de transistors fournit les relais et connecteurs qui rendent l'opération immédiate. Les autres réglages couvrent la fréquence d'échantillonnage, le mode de balayage (automatique ou multiple, pour séparer les pentes en captures distinctes), la tension d'émetteur, l'impédance de sonde, une calibration des offsets, le choix du canal en pas ou en pente, et le nombre de pas et d'échantillons. Le tracé principal est une vue XY, par exemple le courant de collecteur en fonction de la tension base-émetteur, avec mise à l'échelle automatique et étiquettes en bout de courbe. S'y ajoutent d'autres vues XY, une vue temporelle et des vues 3D en nuage de points ou en surface, réservées aux systèmes 64 bits. Toute mesure peut être figée comme référence, renommée, colorée, exportée ou remplacée par des données importées.

Analyseur de protocole
 

L'instrument Protocol sert à la fois à espionner passivement des échanges numériques et à les générer pour tester un périphérique, avec des onglets dédiés à UART, SPI, I²C, CAN et AVR. En écoute, chaque ligne « Data: » du panneau de capture correspond à une trame, les octets étant séparés par des virgules et les sens de transmission par une barre verticale. En mode Master, l'appareil devient maître du bus : on saisit la séquence d'octets à émettre, le bouton Execute déclenche la transaction et le champ de lecture se remplit de la réponse de l'esclave.

Les réglages sont propres à chaque bus. Pour SPI : choix des broches de sélection, d'horloge et de données, niveau actif du chip select, fréquence, polarité, phase, ordre des bits et des mots, modes trois fils, standard, dual et quad. Pour UART : polarité, parité, débit, nombre de bits de données et de stop, caractères de fin de ligne, échos, envoi automatique à la frappe, caractères échappés et envoi du contenu d'un fichier. Pour I²C : broches SCL et SDA, fréquence (ce qui active un filtrage des glitches inférieurs à 10 % de la période), gestion du clock stretching, adresse et sous-adresse, nombre d'octets à écrire ou à lire, filtrage de l'affichage par adresse et par direction. Pour CAN : broches, polarité, débit, identifiant standard ou étendu, trames de données ou distantes, champ DLC. Les modes Custom et Sensor permettent d'écrire un script de communication, Sensor offrant un cadencement précis des transactions répétées. L'analyseur logique se lance depuis la même fenêtre pour visualiser la chronologie des trames, mais espionnage protocole et analyseur logique ne fonctionnent pas simultanément.

Éditeur de scripts
 

L'instrument Script permet d'écrire, d'exécuter et de déboguer du code JavaScript pilotant tous les autres instruments, ce qui ouvre la porte à l'automatisation de séquences de mesure complètes sans quitter WaveForms. La fenêtre se compose de l'éditeur, du panneau de sortie qui recueille les résultats des instructions print() et les messages d'erreur, et de la barre de contrôle.

Cette barre regroupe Debug, Run, Stop, Abort, les zooms sur la police, Clear et surtout Example, qui donne accès à une collection de scripts prêts à l'emploi couvrant les différents instruments. Un point pratique à retenir : le bouton Stop n'a d'effet que si le code appelle la fonction instrument.wait(), sinon il faut recourir à Abort. L'éditeur dispose de la complétion de code, du rechercher-remplacer avec caractères jokers et d'une fenêtre de tracé activable depuis le menu View. La documentation de l'API de scripting se trouve dans l'onglet Help de WaveForms.

Les autres guides WaveForms : calibration, déclenchement, SDK

Sept guides complémentaires traitent non pas d'un instrument, mais d'une opération transverse ou d'une mise en œuvre particulière. Ce sont ceux qu'on consulte une fois passé le stade de la découverte.

Calibration de l'appareil

Les instruments Digilent sortent calibrés d'usine, mais WaveForms permet à l'utilisateur de recommencer l'opération. On y accède par Settings puis Device Manager, l'écran qui sert aussi à renommer l'appareil dans une salle équipée de plusieurs unités. Vient ensuite le bouton Calibrate et son assistant. Celui-ci enchaîne la linéarité du générateur, la calibration continue des deux sorties avec relevé au multimètre, la mise à zéro puis l'étalonnage automatique de l'oscilloscope contre les tensions connues du générateur, les alimentations, la lecture de courant et la compensation en fréquence. Il faut un multimètre fiable avec pinces grabber et une plaque d'essais. Un menu Reset ramène aux réglages d'usine si le résultat ne convient pas.

Compensation des sondes BNC

En mode 10x, la résistance ajoutée pour atténuer le signal désaccorde la capacité de la sonde par rapport à celle du canal d'entrée, ce qui affiche un créneau sur- ou sous-compensé au lieu du signal réel. La procédure consiste à injecter un signal carré de 5 V à 1 kHz depuis le générateur, à observer le résultat dans l'oscilloscope, puis à tourner le trimmer capacitif de la sonde avec un petit tournevis plat jusqu'à obtenir un front franc sans dépassement. L'opération se refait pour chaque couple sonde-voie, et devient déterminante avant toute mesure de signaux rapides.

Prise en main du WaveForms SDK

Ce guide explique quand quitter l'application WaveForms pour programmer directement : lorsque le contexte interdit l'usage d'un PC avec l'interface graphique, ou lorsque l'automatisation dépasse ce que permet l'éditeur de script intégré. Le déroulé est présenté en quatre étapes avec Python comme langage de référence : importer les constantes, charger la bibliothèque adaptée au système, ouvrir l'appareil, puis piloter les instruments, protocoles SPI, I²C et UART inclus. Une mise en garde utile : le dépôt GitHub associé n'a pas évolué depuis 2022 et ne couvre pas l'AD3 ; il faut se référer aux exemples maintenus installés dans le dossier samples du SDK.

Utiliser les déclencheurs externes

Le guide commence par les bases : ce qu'est un trigger, le déclenchement sur front défini par un niveau et une pente, les modes normal et automatique, le holdoff. Vient ensuite l'intérêt du déclenchement externe. Le signal déclencheur arrive par une broche Trig dédiée plutôt que par une voie de mesure, ce qui économise de la bande passante d'acquisition. Deux montages sont détaillés schéma en main : déclenchement de l'oscilloscope par un bouton-poussoir alimenté en 3,3 V, et déclenchement de l'analyseur logique par une horloge lente générée sur une ligne numérique et rebouclée vers l'entrée de trigger. C'est la méthode à connaître pour capturer un phénomène rare signalé par un circuit extérieur.

Déclenchement croisé entre instruments et entre appareils

Le déclenchement croisé consiste à partager un même événement entre plusieurs instruments virtuels, voire entre plusieurs boîtiers. Le premier exemple montre qu'en réglant la source de trigger de l'oscilloscope sur le générateur, on peut ensuite changer le mode de déclenchement de ce dernier (manuel, temporisé, sur trigger externe) sans jamais reconfigurer l'oscilloscope. Le second relie deux appareils, chacun stimulant l'oscilloscope de l'autre, les quatre instruments partageant un unique trigger externe, avec deux instances de WaveForms et des scripts qui exportent puis réimportent l'acquisition dans une voie de référence pour comparer les deux captures sur un même tracé. C'est ainsi qu'on double le nombre de voies analogiques, avec la réserve que les deux appareils tournent sur des oscillateurs indépendants ; le mode Dual, apparu depuis, simplifie l'opération.

Sauvegarder et partager ses espaces de travail

Un espace de travail regroupe la configuration de tous les instruments ouverts et, en option, les acquisitions capturées ; il se gère depuis l'onglet Welcome ou le menu Workspace et se matérialise par un fichier .dwf3work qu'il suffit de transmettre. Les projets d'instrument, eux, se sauvegardent individuellement avec leur propre extension et se réimportent dans un autre espace de travail. Un menu File Type détermine si les données acquises sont incluses, et les commandes Save Acquisition et Load Acquisition déplacent des données d'un projet à l'autre. Deux réserves : certains fichiers annexes doivent être partagés séparément (audio importé, notes, exports), et le portage vers un modèle d'appareil différent demande de la vigilance, tous les instruments n'étant pas pris en charge partout.

Utilisation avec un Raspberry Pi

WaveForms tourne sur Raspberry Pi 5 modèle B, la méthode valant aussi pour un Pi 4, ce qui permet de piloter l'Analog Discovery 3 sans PC classique. Le guide couvre une installation headless complète : écriture du système sur carte microSD, activation du SSH et configuration du Wi-Fi par fichier, découverte de l'adresse IP, connexion en SSH, mise à jour des paquets, puis activation du VNC pour accéder au bureau graphique. Vient ensuite l'installation des paquets ARM 64 bits du runtime Adept et de WaveForms. L'appareil se branche sur n'importe quel port USB du Pi et se fait reconnaître automatiquement. Prévoir une alimentation USB-C 5 V / 5 A, un câble USB-A vers USB-C et une carte microSD de 8 Go minimum.

Support des logiciels tiers : LabVIEW, MATLAB et remontée cloud

L'Analog Discovery 3 ne se limite pas à WaveForms. Trois voies d'intégration sont documentées, chacune adaptée à un contexte différent.

LabVIEW et le WaveForms Toolkit

Le LabVIEW WaveForms Toolkit est un ensemble de VIs qui encapsulent l'API C du SDK pour piloter l'appareil depuis LabVIEW. L'AD3 figure parmi les matériels pris en charge, aux côtés des Analog Discovery Pro 2440 et 2450 et des Analog Discovery Studio. L'installation préalable de WaveForms est requise puisqu'elle fournit le runtime dont dépendent les VIs. La procédure passe par le VI Package Manager accessible depuis le menu Tools : sélectionner sa version de LabVIEW, rechercher Digilent, installer le paquet, accepter la licence, redémarrer. Les fonctions apparaissent alors dans la palette, et l'Example Finder donne accès à des exemples d'entrées-sorties numériques, un analyseur de Bode, un balayage en fréquence et un exemple d'oscilloscope à signaux mixtes qu'il suffit de lancer après avoir saisi le nom de l'appareil.

MATLAB et le Digilent Test & Measurement Toolbox

Ce toolbox permet d'acquérir et d'analyser des données depuis MATLAB R2021b ou plus récent : streaming analogique, contrôle des entrées-sorties numériques et pilotage des alimentations, avec des fonctions non bloquantes désormais dépourvues de limite logicielle sur la fréquence d'échantillonnage. On l'installe par Add-Ons puis Manage Add-Ons, en désinstallant impérativement l'ancien package de support pour matériel Analog Discovery, faute de quoi le fournisseur remonte comme non opérationnel. La commande daqvendorlist contrôle la version du pilote, daqlist identifie l'appareil. Le toolbox est livré avec un fichier de prise en main, trois exemples de migration depuis l'ancien package, et un exemple téléchargeable spécifique à l'AD3 exploitant deux voies d'oscilloscope, un générateur, une alimentation et toutes les voies numériques.

Envoi de mesures vers ThingSpeak

Ce guide montre comment faire remonter vers la plateforme ThingSpeak de MathWorks des mesures acquises en Python via le SDK. Côté plateforme : créer un canal, un champ par grandeur, relever les clés d'écriture et de lecture, puis composer l'affichage avec les visualisations et widgets prédéfinis ou du code MATLAB. Deux exemples complets suivent, code source à l'appui. Le premier mesure un niveau sonore avec un module microphone relié en SPI aux broches numériques : le script ouvre l'appareil, initialise le bus, moyenne un millier d'échantillons, convertit en décibels puis publie la valeur, le canal affichant courbe temporelle, jauge, histogramme et voyant d'alerte. Le second exploite l'analyseur d'impédance avec une résistance de référence de 1 MΩ pour publier chaque minute la résistance, la réactance et la capacité d'un composant. Ces deux montages servent de base à tout projet de surveillance à distance.

Analog Discovery 3 en pratique : exemples concrets

Six situations reviennent constamment chez les utilisateurs de l'AD3. Elles n'exigent aucune configuration particulière : le même boîtier et le même logiciel suffisent, seuls les instruments ouverts changent.

Travaux pratiques d'électronique analogique

Un poste de TP complet tient dans un sac : alimentation symétrique pour les montages à amplificateur opérationnel, générateur pour le stimulus, oscilloscope pour l'observation, analyseur de réseau pour le tracé de Bode. L'enseignant prépare l'espace de travail à l'avance et le distribue en un seul fichier. Des universités équipent ainsi des centaines d'étudiants, chacun manipulant chez lui ou en salle sans immobiliser un poste de paillasse.

Mise au point de circuits numériques et débogage de bus

Les seize lignes numériques et les interpréteurs matériels transforment l'appareil en analyseur de bus. On écoute un dialogue SPI entre un microcontrôleur et un capteur, on vérifie l'adressage d'un périphérique I²C, on relit une trame UART mal formée, on décode un échange CAN. En mode maître, l'appareil prend la place du microcontrôleur pour interroger directement le composant et lever le doute sur le sens du problème : c'est le firmware, ou c'est le périphérique.

Caractérisation de composants

L'analyseur d'impédance relève le comportement réel d'un condensateur ou d'une inductance en fonction de la fréquence, résistance série et facteur de qualité compris. Le traceur de courbes relève la caractéristique d'une diode, le gain d'un transistor bipolaire, la transconductance d'un FET. Sur des composants récupérés ou d'origine incertaine, ces deux instruments remplacent une longue série de mesures manuelles.

Analyse de signaux dans le domaine fréquentiel

L'analyseur de spectre sert à traquer une pollution qu'on ne voit pas dans le domaine temporel : ronflement du secteur, résidu de découpage d'une alimentation, oscillation parasite d'un étage. Combiné à l'amplificateur à détection synchrone, il permet d'extraire un signal enfoui sous le bruit à partir d'une fréquence de référence — une technique qu'on ne trouve pas d'ordinaire sur un appareil de cette catégorie.

Bancs de test automatisés

L'éditeur de script en JavaScript, puis le SDK en Python ou en C, permettent de séquencer une mesure : appliquer une tension, attendre l'établissement, relever une valeur, incrémenter, consigner dans un fichier. Un contrôle de série sur une petite production, une caractérisation en température, un relevé répété toutes les minutes pendant plusieurs jours : le boîtier tourne seul et l'opérateur relit les données ensuite.

Intervention hors laboratoire

Alimenté par le seul port USB du portable, l'appareil se transporte sur site pour un dépannage, une mise en service ou un relevé sur une machine en fonctionnement. Le mode Record écrit directement sur disque à quelques mégaéchantillons par seconde, ce qui autorise une surveillance longue sur place. Avec un Raspberry Pi en guise d'hôte, on obtient un poste de mesure autonome et peu coûteux à laisser en place.

Projets et cas d'étude à réaliser avec l'Analog Discovery 3

Digilent met à disposition une série de treize cas d'étude conçus pour la salle de classe. Chacun décrit un montage sur plaque à essais, les réglages WaveForms correspondants, et le plus souvent une implémentation LabVIEW équivalente. Ils constituent une progression pédagogique cohérente, du diviseur de tension à la caractéristique courant-tension.

Capteur de lumière à photorésistance

Un diviseur de tension associe une photorésistance d'environ 10 kΩ et une résistance fixe de 10 kΩ sous 5 V, avec une LED et sa résistance de 220 Ω en indicateur optionnel. L'alimentation positive est réglée à 5,000 V dans l'instrument Supplies, l'oscilloscope observe le point milieu à 1 V/div et 100 ms/div. En masquant puis en découvrant la cellule à la main, l'étudiant voit la tension varier en direct et relève les valeurs extrêmes aux curseurs verticaux. Une seconde partie refait l'acquisition depuis LabVIEW.

Timer NE555 en oscillateur astable

Le NE555 est monté en astable, ses chemins de charge et de décharge fixés par deux potentiomètres de 10 kΩ et un condensateur de temporisation de 100 µF, avec 100 nF de découplage sur la broche de commande. La sortie attaque deux LED via des résistances de 220 Ω, l'une vers l'alimentation et l'autre vers la masse, si bien qu'elles clignotent en alternance. L'oscilloscope relève le signal carré à 1 s/div ; les curseurs horizontaux donnent période et durée d'état haut, d'où la fréquence et le rapport cyclique, que l'étudiant confronte aux formules théoriques. Changer le condensateur pour 20 µF vérifie l'effet de la constante de temps.

Du rapport cyclique à la luminosité : comprendre la PWM

Le circuit se réduit à une LED en série avec 220 Ω, attaquée directement par la sortie du générateur. Le Wavegen est configuré en impulsion à 100 Hz, 5 V d'amplitude, symétrie initiale de 50 %, et l'oscilloscope affiche simultanément la forme d'onde à 2 V/div et 5 ms/div. En faisant varier la symétrie, l'étudiant relie visuellement temps à l'état haut, temps à l'état bas et luminosité perçue, la persistance rétinienne masquant le clignotement. Le document précise honnêtement que la relation n'est pas parfaitement linéaire. La version LabVIEW ajoute un curseur de rapport cyclique de 0 à 100 % en face-avant.

Capteur de température à thermistance

Une thermistance CTN de 10 kΩ et une résistance fixe de 10 kΩ forment un diviseur sous 5 V, dont le point milieu est lu par l'oscilloscope à 2 V/div et 500 ms/div. Une ampoule placée à proximité sans contact sert de source de chaleur ; comme l'AD3 n'offre qu'une seule sortie positive, elle est alimentée par une pile externe. L'exercice a un intérêt méthodologique fort : la fonction Math convertit la tension directement en température par une équation saisie à la main, avec unité en degrés, et l'histogramme montre la dispersion de la mesure. En allumant la lampe, l'étudiant suit la baisse de résistance et la montée de la température moyenne affichée.

Filtre passe-bas RC

Une résistance de 10 kΩ en série et un condensateur de 10 nF vers la masse donnent une constante de temps de 100 µs, soit une fréquence de coupure théorique d'environ 1,59 kHz. La voie 1 surveille l'entrée, la voie 2 la sortie filtrée. Le générateur produit un carré de 5 V dont la fréquence est balayée manuellement de 50 Hz à 5 kHz ; l'amplitude de sortie décroît et les fronts s'arrondissent jusqu'à prendre l'allure exponentielle de la charge et de la décharge. Zoom horizontal et curseurs verticaux permettent de mesurer les amplitudes crête à crête, d'en déduire le gain, et de localiser expérimentalement le point où la sortie vaut 0,707 fois l'entrée. Remplacer le condensateur par 1 nF vérifie que la coupure remonte.

Boutons-poussoirs et jeu de course au clic

Deux boutons sont chacun associés à une résistance de rappel à la masse de 10 kΩ. L'astuce du câblage : deux lignes numériques configurées en sorties à l'état haut servent de source d'alimentation aux branches, tandis que deux autres lignes lisent les nœuds. Dans StaticIO, les sorties passent en push-pull à 1 et les indicateurs d'entrée s'allument à l'appui. Le même montage est ensuite relu depuis LabVIEW avec une boucle à 30 ms, puis exploité par une application fournie, un jeu de course où chaque appui fait avancer un joueur. On passe alors d'une entrée logique matérielle à une logique applicative.

Commande d'éclairage automatique par seuil

Le montage combine un diviseur photorésistance / 10 kΩ sous 5 V et un transistor NPN en interrupteur commandé, base attaquée à travers 1 kΩ, LED sur le collecteur via 1 kΩ. L'oscilloscope exploite ses deux voies : la première sur la tension de commande, la seconde sur le collecteur, à 1 ou 2 V/div et 100 ms/div. En couvrant puis en exposant la cellule, l'étudiant voit une variation lente et progressive sur la première voie et une commutation franche sur la seconde. L'analyse consiste à identifier la tension de seuil, voisine de 0,7 V, et à conclure sur la conversion d'une grandeur analogique lente en une sortie de nature logique.

Mini piano numérique

Sept boutons reliés au 5 V d'un côté et à sept lignes numériques de l'autre, chacune avec sa résistance de rappel de 10 kΩ, forment le clavier ; un buzzer piézoélectrique est branché entre la sortie du générateur et la masse. Le pilotage se fait entièrement dans l'instrument Script : le programme fourni active l'alimentation, configure les lignes en entrées, lit les touches et génère la fréquence de la note correspondante selon une table couvrant la gamme de do majeur, du do médium à 261,63 Hz jusqu'au si à 493,88 Hz. Si plusieurs touches sont pressées, seule la première entrée active est retenue. Relier la sortie à l'oscilloscope permet en option de visualiser le signal produit.

Mélange de couleurs sur LED RVB

Une LED RVB à cathode commune voit ses trois anodes attaquées chacune par une résistance de 220 Ω : le rouge par la première sortie du générateur, le vert par la seconde, le bleu par la sortie d'alimentation positive. Les deux sorties du générateur produisent des carrés à 1 Hz avec 2 V d'amplitude et 2 V d'offset. En modifiant la symétrie de chaque voie et le niveau de la voie bleue, l'étudiant fait varier indépendamment les trois composantes et vérifie les combinaisons additives : rouge seul, jaune, cyan, magenta, ou une teinte orangée avec 80 % de rouge et 20 % de vert. Le VI LabVIEW propose les trois réglages en face-avant.

Liaison radio 433 MHz

Ce cas d'étude demande deux Analog Discovery et une paire de modules radio 433 MHz. L'émetteur est alimenté en 5 V par le premier appareil, sa broche de données reliée à une ligne numérique ; le récepteur, alimenté par le second, renvoie ses données sur une ligne numérique de ce dernier. Le projet est entièrement piloté depuis LabVIEW : le VI émetteur envoie bit à bit une séquence booléenne, le VI récepteur relit huit fois de suite avec 20 ms entre bits pour reconstituer un octet, le convertit et allume un voyant dès que la valeur est non nulle. Extensions proposées : remplacer le bouton virtuel par un bouton réel côté émission et le voyant par une LED côté réception.

Analyse du rebond des contacts

Un bouton-poussoir en configuration pull-down avec 10 kΩ vers la masse, puis un condensateur de 100 nF ajouté dans un second temps pour former un filtre anti-rebond de 1 ms de constante de temps. L'oscilloscope travaille en acquisition unique avec déclenchement sur front descendant à 2,5 V, à 1 ou 10 ms/div, afin de capturer une transition isolée. Sans condensateur, le passage n'est pas propre : plusieurs impulsions parasites apparaissent avant l'état stable, et leur durée varie d'un appui à l'autre, à la fermeture comme à l'ouverture. Avec le condensateur, la transition devient douce et les oscillations rapides disparaissent ; on mesure alors le temps de montée et le comportement d'établissement. Le document compare l'approche matérielle à l'anti-rebond logiciel et mentionne une temporisation de référence de 20 ms.

Visualiseur à barrette de LED

Dix LED, chacune pilotée par une ligne numérique à travers une résistance de 220 Ω, cathodes réunies sur la masse commune. Dans StaticIO, les dix lignes passent en sorties et l'étudiant vérifie d'abord chaque LED individuellement. La partie principale est un VI LabVIEW qui écrit sur les dix lignes un compteur binaire de 0 à 1023 avec 50 ms entre mises à jour : la barrette déroule la séquence et l'étudiant vérifie que l'état des LED correspond bien à la représentation binaire du nombre courant. Variantes suggérées : modifier le délai, ou remplacer le comptage par un décalage, un clignotement ou un motif personnalisé.

Traceur de caractéristique courant-tension pour LED et cellule solaire

Deux montages, un même instrument. Le premier trace la caractéristique d'une LED : la sortie du générateur l'alimente à travers une résistance série de 110 ou 220 Ω, la voie 1 mesure la chute aux bornes de cette résistance, d'où le courant, et la voie 2 la tension directe. Le second remplace la LED par une petite cellule photovoltaïque avec des charges de 220, 440 et 660 Ω. L'instrument Tracer est configuré en mode diode, balayage de 0 à 5 V en 101 points par pas de 50 mV, axe des ordonnées en courant. Sur la LED, l'étudiant observe le caractère non linéaire et le seuil de conduction directe. Sur la cellule, il refait le relevé sous éclairage normal, fort et dans l'obscurité pour en extraire tension de circuit ouvert, courant de court-circuit et point de puissance maximale. Le document avertit explicitement de ne pas employer le mode transistor NPN pour la cellule solaire.

Ressources et documentation Digilent

Digilent maintient un centre de ressources dédié qui rassemble tout le contenu technique de l'appareil : prise en main, documentation fonctionnelle, spécifications chiffrées, tutoriels instrument par instrument, projets d'exemple et accès au support. Voici les entrées à connaître.

Guide de prise en main

Guide de première mise en service en trois étapes : déballage, installation logicielle, première mesure. Il inventorie précisément le contenu de la boîte, localise le connecteur 2×15, le port USB-C et le jack d'alimentation externe, puis détaille l'installation de WaveForms système par système avec la liste des composants et les commandes en ligne pour Linux. La dernière étape fait réaliser une mesure en bouclage : relier la sortie du générateur à l'entrée de l'oscilloscope, lancer le logiciel, générer un signal.

Consulter le guide de prise en main

Manuel de référence

Le document le plus complet, organisé instrument par instrument. Chaque section liste les fonctions disponibles, explique ce que le matériel sait faire et signale surtout les conflits de ressources entre instruments analogiques. On y trouve aussi les avertissements de mise en œuvre à ne pas manquer : la nécessité d'une masse commune avec le circuit testé malgré les entrées différentielles, le comportement du buffer de bruit, les chaînes de filtrage matériel et logiciel. Suivent la documentation de l'horloge système ajustable, le système de déclenchement, le tableau des six configurations de buffers, les réglages d'entrées-sorties numériques, le connecteur MTE 2×15 et les quatre états de la LED.

Ouvrir le manuel de référence

Spécifications détaillées

Tableau de spécifications chiffrées, valeurs typiques à 25 °C après trente minutes de préchauffage. Sa particularité : chaque sous-système présente systématiquement une colonne sans adaptateur BNC et une colonne avec adaptateur, ce qui est indispensable puisque la bande passante change du tout au tout selon le câblage. De nombreuses notes de bas de page nuancent les chiffres : plages matérielles réelles calibrées en usine, conditions d'obtention du débit maximal en mode Record, limite de coefficients du filtre FIR. C'est la source à utiliser pour tout dimensionnement sérieux.

Voir les spécifications complètes

Questions fréquentes

Page de questions fréquentes découpée en trois volets : WaveForms, comparaison avec la génération précédente, et matériel. Le premier traite de la compatibilité d'une même version du logiciel entre les deux générations, du tracé de Bode, de la manière d'obtenir 65 536 échantillons alors que le gestionnaire n'affiche que 32 768 par voie, et de l'option keeper des résistances de tirage. Le deuxième répond aux interrogations d'achat : faut-il migrer, la bande passante a-t-elle changé, le brochage reste-t-il compatible avec une carte d'extension conçue pour l'AD2. Le troisième couvre l'emploi de plusieurs unités en parallèle pour obtenir quatre voies analogiques, l'absence de prise en charge du 1,8 V, la compatibilité avec un isolateur USB et le chaînage des adaptateurs.

Lire la foire aux questions

Centre de ressources et bibliothèque de tutoriels

Le centre de ressources rassemble en un seul point d'entrée les quatorze guides d'instruments WaveForms résumés plus haut, les sept guides transverses, les guides d'intégration LabVIEW et MATLAB, les treize cas d'étude téléchargeables, la présentation de chaque adaptateur compatible et le lien vers le forum de support technique. C'est la page à mettre en favori le jour où l'appareil arrive.

Accéder au centre de ressources Analog Discovery 3

Documentation du logiciel WaveForms

Page dédiée au logiciel lui-même, indépendante du matériel : liste des instruments, notes de version, procédures d'installation par système d'exploitation et documentation du mode démonstration. Utile pour évaluer l'interface avant même d'avoir l'appareil entre les mains, ou pour vérifier qu'une fonction annoncée est bien présente dans la version installée.

Documentation WaveForms

Documentation du WaveForms SDK

Référence du kit de développement : bibliothèques par système, fonctions d'énumération et d'ouverture d'appareil, API par instrument, et dossier d'exemples livré avec l'installation. C'est le point de départ pour toute automatisation qui sort du cadre de l'éditeur de script intégré.

Documentation WaveForms SDK

Ressources Blog Digilent

Cinq articles du blog Digilent traitent directement de l'Analog Discovery 3, du billet d'annonce au retour d'expérience d'un enseignant.

Présentation de l'Analog Discovery 3

Article d'annonce qui passe en revue chaque instrument intégré : oscilloscope différentiel 14 bits, générateur arbitraire, analyseur logique et générateur de motifs sur seize lignes, alimentations programmables. Il évoque également les instruments purement logiciels (spectre, réseau, impédance, protocoles, enregistreur), le SDK multi-langages et l'adaptateur audio qui remplace le jack intégré de la génération précédente. Une dernière section détaille les nouveautés WaveForms associées : bouclage numérique, filtres FIR et IIR, mode Dual et montée du débit d'enregistrement.

Lire l'article sur le blog Digilent

Ce qui change par rapport à l'Analog Discovery 2

Comparatif écrit par l'ingénieur qui a produit la documentation du produit, et remarquablement franc. Le gain majeur vient du FPGA Spartan 7 qui remplace le Spartan 6 : tous les buffers doublent et, surtout, aucun instrument ne se retrouve plus privé de mémoire selon la configuration choisie. L'auteur détaille les autres apports : bouclage numérique, filtres FIR matériels, horloge système ajustable au lieu d'une valeur figée, résistances de tirage configurables, alimentations plus généreuses. Puis il liste sans détour ce qui disparaît : le jack audio embarqué, le guide de conception matérielle et la prise en charge des entrées logiques 1,8 V. À lire avant toute migration d'un projet existant.

Consulter le comparatif

Analog Discovery 3, les faits en moins de 350 mots

Fiche condensée volontairement écrite en liste sèche, sans transition ni argumentaire. On y retrouve l'essentiel en un coup d'œil : horloge ajustable pour 125 MS/s simultanés sur toutes les voies, deux entrées différentielles 14 bits pouvant monter à 16 bits au quart de la fréquence système, les deux calibres de tension, la bande passante réelle sur nappe, le doublement des buffers et le débit du mode Record. Le billet précise aussi la compatibilité descendante avec les projets de la génération précédente et le fait que tous les instruments restent disponibles quelle que soit la configuration retenue.

Voir la fiche récapitulative

Prise en main de l'Analog Discovery 3 avec WaveForms

Tutoriel de démarrage en cinq étapes, largement illustré de captures d'écran. Il couvre l'enregistrement du produit, le téléchargement de WaveForms pour les trois systèmes, l'installation des composants recommandés et la détection automatique au branchement. La partie centrale fait le tour de l'oscilloscope : ajout de mesures, gel de l'affichage pour analyser tranquillement, configuration du déclenchement avec source, front, niveau et hystérésis automatique. Les dernières étapes montrent la personnalisation des voies, les filtres, le bouclage interne, l'ajout de voies mathématiques et de référence, puis la FFT, les spectrogrammes, les histogrammes et les curseurs.

Suivre le tutoriel de prise en main

Allumer une lampe au néon avec l'Analog Discovery 3

Note d'application signée par un professeur d'école d'ingénieurs, et probablement le meilleur exemple de ce qu'on peut tirer de l'appareil en pédagogie. Le défi : amorcer une lampe au néon qui demande une centaine de volts, à partir des seuls ±5 V du générateur. La méthode combine un transformateur élévateur et les deux voies du générateur mises en opposition de phase. L'auteur en profite pour démontrer plusieurs techniques utiles en travaux pratiques : mesure différentielle directe, atténuateur résistif pour dépasser le calibre de ±25 V de l'oscilloscope, voie mathématique multipliant la lecture pour réafficher la tension réelle, puis seconde voie mathématique convertie en courant via une résistance de shunt. Une section entière explique pourquoi la limitation de courant du générateur rend l'expérience sans danger pour des étudiants.

Voir la note d'application

Résumé des caractéristiques techniques

• Oscilloscope : 2 voies différentielles, 14 bits (16 bits en moyennage), jusqu'à 125 MS/s par voie, calibres ±2,5 V et ±25 V, impédance 1 MΩ ∥ 24 pF, sensibilité 200 µV/div à 5 V/div
• Bande passante : 9 MHz à -3 dB sur la nappe MTE fournie ; plus de 30 MHz à -3 dB avec l'adaptateur BNC en option
• Générateur de signaux arbitraires : 2 voies, 14 bits, ±5 V, jusqu'à 125 MS/s, 9 MHz à -3 dB en direct et 12 MHz avec adaptateur BNC, 30 mA sans distorsion, slew rate 400 V/µs
• Analyseur logique et générateur de motifs : 16 voies LVCMOS 3,3 V tolérantes 5 V en entrée, jusqu'à 125 MS/s, force de commande 4 à 16 mA, tirages configurables
• Protocoles décodés : SPI, I²C, UART, CAN, I²S, 1-Wire, PS/2, HDMI CEC, Manchester, JTAG, GPIB, SWD et protocoles personnalisés
• Alimentations programmables : 2 voies, 0,5 à 5 V et -0,5 à -5 V, suivi mutuel, jusqu'à 800 mA ou 2,4 W par voie avec alimentation auxiliaire
• Mémoire : 32 768 échantillons par voie (65 536 en mono-voie), mode Record jusqu'à environ 10 MS/s vers la mémoire du PC
• Horloge système : ajustable de 50 à 125 MHz, 100 MHz par défaut, référence externe possible sur la broche T1
• Analyseurs : spectre jusqu'à la moitié de l'horloge système, réseau de 20 µHz à 9 MHz, impédance jusqu'au quart de l'horloge, jusqu'à 10 001 pas
• Logiciel : WaveForms pour Windows, macOS et Linux (y compris ARM 64 bits), 14 instruments virtuels, éditeur de script JavaScript intégré, WaveForms SDK en C, C++, C#, Python et Visual Basic, prise en charge LabVIEW et MATLAB
• Connectique : USB Type-C en débit USB 2.0, connecteur MTE 2×15 au pas de 2,54 mm, jack d'alimentation auxiliaire 5,5 × 2,1 mm
• Format : 10,0 × 10,0 × 2,0 cm, 128 g
• Livré avec : boîtier de rangement, câble USB-C vers USB-C, nappe de signal 2×15 fils, 5 barrettes mâles 6 broches, étiquettes de repérage 30 points
  
  
  

Questions fréquentes sur l'Analog Discovery 3

Quelle est la bande passante réelle de l'Analog Discovery 3 ?

Deux valeurs coexistent selon le câblage. Avec la nappe de fils fournie, la bande passante est de 9 MHz à -3 dB, et de 2,9 MHz seulement à -0,5 dB. Avec l'adaptateur BNC vendu séparément, elle dépasse 30 MHz à -3 dB et atteint 15 MHz à -0,5 dB. Pour observer des fronts rapides ou des signaux au-delà de quelques mégahertz, l'adaptateur BNC n'est pas un accessoire de confort mais une nécessité.

Faut-il une alimentation externe pour utiliser l'appareil ?

Non dans la majorité des cas : le port USB du PC suffit à faire fonctionner l'appareil et ses instruments. L'alimentation auxiliaire 5 V devient nécessaire pour tirer les 800 mA ou 2,4 W par voie des alimentations programmables. À noter que sur un port USB Standard-A, l'hôte doit fournir une puissance de niveau USB 3.2 si aucune alimentation auxiliaire n'est raccordée.

Peut-on obtenir quatre voies d'oscilloscope ?

Pas avec un seul appareil : les deux entrées analogiques sont une limite matérielle. En revanche, deux Analog Discovery 3 peuvent travailler ensemble en partageant un déclencheur externe, ou via le mode Dual de WaveForms, pour obtenir quatre voies. Il faut garder en tête que les deux boîtiers tournent sur des oscillateurs indépendants, ce qui limite la précision des mesures de temps entre les deux paires de voies.

Quelle différence avec l'Analog Discovery 2 ?

Le passage au FPGA Spartan 7 double les buffers de 16 384 à 32 768 échantillons par voie et garantit un minimum de mémoire à chaque instrument quelle que soit la configuration. S'ajoutent le bouclage numérique, les filtres FIR matériels, une horloge système ajustable de 50 à 125 MHz, des tirages numériques configurables et des alimentations passant à 800 mA. En contrepartie, l'AD3 perd le jack audio intégré et la prise en charge des entrées logiques 1,8 V.

Le logiciel WaveForms est-il payant ?

Non, WaveForms est gratuit et se télécharge chez Digilent pour Windows, macOS et Linux, y compris en version ARM 64 bits pour Raspberry Pi. Le WaveForms SDK est installé en même temps. Un mode démonstration permet d'explorer l'interface et les quatorze instruments sans avoir l'appareil branché, ce qui rend service pour préparer une manipulation ou évaluer le logiciel avant l'achat.

Les accessoires de l'Analog Discovery 2 sont-ils compatibles ?

Oui, le brochage du connecteur 2×15 est conservé, si bien que l'adaptateur BNC, la platine d'expérimentation, le module de dérivation, l'adaptateur d'analyse d'impédance, le testeur de transistors et le module courant et puissance fonctionnent avec l'AD3. Seule exception notable : le jack audio ayant disparu du boîtier, il faut passer par l'adaptateur audio dédié pour retrouver les entrées et sorties audio.

Peut-on automatiser des mesures sans écrire de programme externe ?

Oui. WaveForms intègre un éditeur de script en JavaScript qui pilote tous les instruments et donne accès à une bibliothèque d'exemples, sans aucune installation supplémentaire. Pour aller plus loin, le WaveForms SDK expose la même chose en C, C++, C#, Python et Visual Basic, et des passerelles existent vers LabVIEW et MATLAB.

L'appareil fonctionne-t-il uniquement sur PC Windows ?

Non. WaveForms existe aussi pour macOS et pour Linux, et un guide officiel décrit l'installation sur Raspberry Pi 5 ou 4 en version ARM 64 bits, ce qui permet de constituer un poste de mesure autonome et peu encombrant. L'appareil est reconnu automatiquement au branchement sur n'importe quel port USB de la carte.

Comment mesurer un signal supérieur à 25 V ?

Le calibre haut accepte ±25 V par rapport à la masse, avec une protection à ±50 V continus ou ±30 V efficaces. Au-delà, il faut intercaler un atténuateur : soit une sonde BNC en position 10x avec l'adaptateur correspondant, en pensant à renseigner le facteur d'atténuation dans le logiciel, soit un diviseur résistif dont on compense le rapport par une voie mathématique. Dépasser les limites de protection expose l'entrée à une destruction.

À qui s'adresse ce produit ?

L'Analog Discovery 3 vise d'abord les enseignants et les étudiants en électronique, en électrotechnique et en informatique embarquée : un boîtier par étudiant coûte moins cher qu'un poste de paillasse et suit l'élève chez lui, ce qui change la nature des travaux pratiques. Des universités en achètent par centaines pour les prêter. Viennent ensuite les ingénieurs et techniciens de développement qui ont besoin d'un second instrument, mobile, pour intervenir sur un banc déjà occupé ou se déplacer sur site : mise au point de firmware, débogage de bus SPI ou I²C, contrôle d'une alimentation, relevé de spectre. Les makers avancés et les réparateurs y trouvent l'ensemble de la panoplie de mesure sans investir dans quatre appareils séparés, avec l'analyseur d'impédance et le traceur de courbes en bonus pour caractériser des composants d'origine incertaine. Enfin les bureaux d'études et laboratoires l'utilisent comme brique de banc automatisé, pilotée par script ou par le SDK. Reste un profil pour lequel il ne convient pas : celui qui travaille au-delà de quelques dizaines de mégahertz, ou qui a besoin de plus de deux voies analogiques simultanées et d'une base de temps commune. Là, un oscilloscope de paillasse s'impose. Le reste de la gamme figure dans notre rayon Digilent.

Ce qu'il faut retenir

Le vrai basculement que provoque cet appareil n'est pas technique, il est organisationnel. Tant que la mesure reste attachée à une paillasse, elle impose son rythme : on réserve un poste, on déplace le montage, on attend son tour. Un boîtier de 128 g qui embarque quatorze instruments inverse la relation : c'est l'instrument qui rejoint le circuit, sur la table de cuisine d'un étudiant, dans la sacoche d'un technicien en déplacement, ou en permanence à côté d'un prototype dont on veut suivre le comportement pendant plusieurs jours. Ce déplacement se paie en bande passante et en nombre de voies, et il faut l'accepter en connaissance de cause. Mais pour tout ce qui vit en dessous de quelques mégahertz, c'est-à-dire l'essentiel de l'électronique analogique enseignée, de l'instrumentation de capteurs et du débogage de liaisons série, l'arbitrage penche nettement du bon côté. Le logiciel, gratuit, mis au point sur plus d'une décennie et identique pour toute la gamme, achève de rendre l'investissement durable : ce qu'on apprend sur cet appareil reste valable sur le suivant.
  

Options pour le boitier Analog Discovery 3

Nous proposons (voir en bas de page) de nombreux accessoires optionnels pour le boitier Analog Discovery 3, tels qu'une platine d'adaptation à prises BNC pour le raccordement de sondes d'oscilloscope, de platine pour le raccordement sur des plaques Breadboard, d'étiquettes de marquage, d'interface analyseur d'impédance, etc... 

 
 

Nous proposons désormais un étui de protection souple en option pour le boitier Analog Discovery 3 (voir en bas de page) 
     
      

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