數字示波器的頻帶寬度校準檢定方法技術

數字示波器頻帶寬度的校準檢定方法，由計算機控制示波器校準儀對被校數字示波器進行設置并校準：示波器校準儀發出信號的兩個參量：頻率ｆ和幅度Ｕ↓［ｆ］輸入至被校數字示波器各個通道輸入端。當信號頻率ｆ為５０ｋＨｚ基準頻率時，保持頻率不變，微調幅度值Ｕ↓［ｆ］，使數字示波器屏幕上顯示的波形為整６格，這時對應其－３ｄＢ處的幅度值Ｕ↓［ｆ０］，示波器校準儀發出頻率在數字示波器標定的模擬頻帶寬度范圍左右，保持幅度不變，調整頻率值，同時每改變一次頻率值，示波器均自動測量目前的幅度值，經過多次比較，使數字示波器波形的幅度值正好為Ｕ↓［ｆ０］。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及有關全自動檢定校準數字示波器頻帶寬度方法。
技術介紹
為了方便快速的對TDS3000&TDS3000B系列的各種數字示波器不受時間和場地的 限制進行校準，并實現全自動校準。目前國內外校準檢定數字示波器的主要技術文件 (1) IEC Standard, Publication 351-1， Expression of the properties of cathode -ray oscilloscopes (part 1 : General )， International Electrical Commission , 1976 ( IEC標準351 — 1，陰極射線示波器定義(第一部分通用部分)，國際電工委 員會，1976);通用陰極射線示波器的國際標準，規定了模擬示波器的指標定義及測 試方法；(2) IEEE Std 1057 - 1994 , IEEE Standard for Digitizing Waveform Recorders (IEEE標準，1057 — 1994，數字波形記錄儀IEEE標準)；美國電氣與電 子工程師協會制訂的美國行業標準，對數字波形存儲記錄儀的指標和測試方法做出規 定；(3) GB/T 15289-1994，數字存儲示波器通用技術條件和測試方法。專門針對數 字存儲示波器的編寫的國家標準；(4) JJF 1057-1998數字示波器校準規范，提出數 字化特征有關的指標，并給出一些參數的測量方法。綜上所述，目前國內還未出臺針對數字示波器的檢定規程。絕大多數計量校準機 構還是依舊沿用模擬示波器檢定規程對數字示波器進行校準，用這一方法的好處是 校準項目固定，技術成熟，誤差計算準確可靠；可執行性強，在一定程度上能反映數 字示波器的性能指標；但也存在不足，由于數字示波器和模擬示波器工作原理和顯示 方式上的不同，兩者有著完全不同的幅度和時間測量系統，同時數字示波器兼具多種 分析、處理和觸發功能，如果簡單照搬模擬示波器檢定規程，無法體現數字示波器數 字化的特征，不利于數字示波器計量校準技術的發展。示波器是圖形化的儀器，它'與數表等數字化顯示的儀表有所不同，在對同一個信 號進行測試時，并不是象數表那樣，將信號的某項參數以數字的形式表示，而是將它 用波形的形式顯示在屏幕上，這樣非常直觀，但也給我們校準示波器帶來了不便，因 為我們無法對示波器所顯示的波形直接定量的進行分析，只能依靠屏幕上的刻度，對 照刻度來觀察示波器的顯示誤差。因此，對示波器校準的傳統方法一直是必須依靠人 眼對顯示在屏幕上的波形進行觀察，根據屏幕的刻度來判斷波形的誤差，進而判斷示 波器顯示圖象的優劣。這個過程比較復雜，對示波器和校準儀的操作步驟非常繁瑣， 初學者很難記清楚操作和設置的步驟，同時，工作量也比較大， 一旦開展大規模校準， 容易產生視覺疲勞，且人為誤差影響量較大，不同檢測人員對同一臺數字示波器校準, 有可能會因為其認知或者肉眼辨別力不同而影響校準結果。 數字示波器則有很大的發展。相對于傳統的模擬示波器來說，由于數字示波器本 身自帶自動測量功能，不僅可以顯示波形，還可以對波形的很多參數提供測量數據， 就像可以顯示波形的"數表"，因而它可以對顯示波形進行定量。因此也需要全新的 校準方式，如果可以用數字示波器定量的分析信號波形的參數，用自動測量功能來分 析信號波形，那么，就可以將數字示波器和電腦，校準儀連接起來，為實現全自動校 準提供了可能。對數字示波器來說，雖然在儀器面板上標明模擬帶寬為100MHz或者300MHz或 500MHz，但實際真正的模擬帶寬卻各不相同，帶寬會因"機"而異。型號相同的數字 示波器帶寬同樣標明為500MHz，但可能某臺示波器帶寬實測值可達600 700MHz，而 另一臺則只有520MHz上下。國內外很多數字示波器自動校準軟件在校準數字示波器頻帶寬度時，其方法原理相對比較簡單，示波器校準儀發出頻率為數字示波器帶寬/o 的正弦波信號，如示波器帶寬標明為500MHz，示波器校準儀便發出頻率為500MHz的 正弦波信號給數字示波器，只要數字示波器幅度值大于f/f。，即給出"Pass"的結論。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種自動校準數字示波器頻帶寬度的方法，主要解決現行數 字示波器校準規范實現難度大的技術問題，通過本專利技術這種方法，可以完全按照《JJG262 — 1996，模擬示波器檢定規程》、《JJF 1057-1998數字示波器校準規范》等 的要求，對數字示波器頻帶寬度進行全自動校準。在數字示波器全自動校準系統中， 可以對數字示波器進行自我測試(SelfTest);觸發靈敏度(包括內觸發和外觸發)； 直流增益測量準確度；方波測量準確度；頻帶寬度；帶寬限制；瞬態響應；長周期和 延遲時間測量準確度等多個項目的校準工作，校準依據完全符合《JJG262—1996，模 擬示波器檢定規程》、《JJF 1057-1998數字示波器校準規范》和《TDS3000B系列數字 示波器技術說明書》。同時結合觸發靈敏度的檢定，利用數字示波器自動測量功能， 可以高效完成數字示波器的主要指標的校準檢定。全自動校準數字示波器頻帶寬度的方法，其基本原理是和手動方法一致的。按照 國家現行數字示波器校準規范中的要求，校準步驟如下1) 示波器校準儀輸出頻率為50kHz的正弦波信號，微調校準儀的幅度，使數字 示波器屏幕上的波形顯示為整6格。2) 保持示波器校準儀輸出信號的幅度不變，逐漸增加輸出信號的頻率，數字示 波器屏幕上顯示的波形高度逐漸減小，直到其高度正好為4.2格，也就是原先6格的 -3dB處，則此時示波器校準儀上顯示的頻率值即為數字示波器的頻帶寬度。此方法采用手動不難實現。但用計算機完全自動校準實現頗有難度，目前沒有人 能夠做到。在本系統中，由計算機控制下，可以對示波器校準儀發出信號的兩個參量: 頻率/和幅度(/,進行控制，信號輸入至示波器，同時根據數字示波器幅度即時的讀數，自動調整示波器校準儀輸出信號頻率的大小，不斷調整頻率的讀數，從而找到數 字示波器測試的幅度值落在一3dB處的頻率點，作為數字示波器頻帶寬度的實測值。 如果示波器校準儀配置了多個有源探頭，則可以對多通道數字示波器同時自動校準。 全自動校準數字示波器頻帶寬度方法的步驟如下由計算機控制示波器校準儀對被校數字示波器進行設置并校準示波器校準儀發出信號的兩個參量頻率/和幅度 t/f輸入至被校數字示波器各個通道輸入端，同時根據數字示波器檢測到幅度的讀數， 隨時自動調整示波器校準儀輸出信號頻率的大小。當信號頻率/為50kHz基準頻率 時，需保持頻率不變，微調幅度值f/"使數字示波器屏幕上顯示的波形為整6格， 這時對應一3dB處的幅度值f/,。；示波器校準儀發出頻率在數字示波器標定的模擬頻帶寬度范圍左右，保持幅度不變，調整頻率值，同時每改變一次頻率值，示波器均自 動測量目前的幅度值，與^/,。進行比較，若大于U,。，則增加頻率，若小于^//()，則減小頻率，經過多次比較，使數字示波器波形的幅度值正好為^/,。。這時，將此時的頻率點保存下來，既就是該示波器的帶寬實測值。當然如果顯示的波形為是其它幅度值，這時對應不同的dB處的幅度值f/,。。因本文檔來自技高網...

【技術保護點】
數字示波器頻帶寬度的校準檢定方法，其特征是由計算機控制示波器校準儀對被校數字示波器進行設置并校準：控制示波器校準儀發出信號，即頻率ｆ和幅度Ｕ↓［ｆ］的信號輸入至被校數字示波器各個通道輸入端，同時根據數字示波器檢測到幅度的讀數，隨時自動調整示波器校準儀輸出信號頻率的大小；當信號頻率ｆ為５０ｋＨｚ基準頻率時，保持頻率不變，微調幅度值Ｕ↓［ｆ］，使數字示波器屏幕上顯示的波形為整６格，這時對應－３ｄＢ處的幅度值Ｕ↓［ｆ０］，示波器校準儀發出頻率在數字示波器標定的模擬頻帶寬度范圍左右，保持幅度不變，調整頻率值，同時每改變一次頻率值，示波器均自動測量目前的幅度值，與Ｕ↓［ｆ０］進行比較，若大于Ｕ↓［ｆ０］，則增加頻率，若小于Ｕ↓［ｆ０］，則減小頻率，經過多次比較，使數字示波器波形的幅度值正好為Ｕ↓［ｆ０］；這時，將此時的頻率點保存下來，既就是該示波器的帶寬實測值。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曦，李莊偉，
申請(專利權)人：上海市計量測試技術研究院，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]