[发明专利]一种高带宽示波器的幅值及相位校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种校准方法，特别涉及一种高带宽示波器的幅值及相位校准方法。

背景技术

由于不同接口的测试需要，越来越多的各种不同类型的示波器的探头，例如单端探头和差分探头，将各种各样的探头与示波器连接来进行不同功能的测试。为了确保测试精度以及测试的准确性，需要对示波器通道本身及探头的幅值和时序分别进行校验。

幅值校验是为了使示波器探头在采集信号后，信号幅值不会发生衰减。业内通常的做法是，示波器的校准夹具输出一固定幅值的校准电压，然后将示波器探头连接到校准电压输出点上，电压信号经过示波器探头回传至示波器，示波器在内部将探测到的电压信号与参考电平幅度进行对齐校准。

时序校验是为了使同一台示波器的不同通道，在分别连接上示波器探头后，采集信号时，不同通道之间是不存在相位差的，相位是对齐的。业内通常的做法是，同一台示波器的不同通道，在分别连接上示波器探头后，各个通道分别与示波器的一个参考时钟（基准通道）进行对齐。通过这个方法，各个通道分别与示波器内部时钟对齐之后，自然两两通道之间的相位是对齐的。不管是多高带宽的示波器，不管具体使用哪种类型的探头，时序校验的原理都是一样的。

示波器的探头类型有很多种，一种是放大器与探头前端一体的探头，另外一种是放大器与探头前端分离的探头。这两种探头类型，各有个的优势，也各有个的劣势。

这两种探头类型的一个共同点就是，探头都比较容易损坏。损坏的类型，比如放大器出现一定程度的衰减，比如探头前端的阻容件损坏，印制电路板（PCB）损坏等。而很多时候，这种损坏，通常会导致测试的数据不精确。

长期使用的示波器探头，或者独立的放大器，探头前端，因为长期的磨损，或者一定程度的损坏导致测试时偏差太大。那么示波器通道及探头的校准变得非常重要。

示波器通常都有单独的通道及探头校准夹具，及对应的校准软件。但是，经常也会遇到：

一一校正过需要使用的几个通道之后，但是实际上测量的时候，可能会发现校准后，发现通道与通道之间相位相差依然较大，而影响测试结果。这里面的原因，可能是示波器内部个别通道损坏，也可能是比如示波器环境温度过高或者过低导致内部模块异常。

这里就是一个问题，虽然校准时，校准软件告知用户已经校准成功。但是对于用户来说，并不知道校准过后，幅值的校准是否真的成功，通道与通道之间是否还存在相位差。

如果校准之后，示波器探头探测到被测信号的电压幅度依然不对，那基本上用来测任何信号都会带来很大的误差，甚至是错误的结果。

如果校准之后，通道之间依然存在相位差，那么用户接着往下测试，会导致所有测试结果都是错误的。而有些高速信号，对于相位差的大小非常敏感。在测试这种高速信号时，通道校准后，是否真的已经完全没有相位差，是非常重要的。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种高带宽示波器的幅值及相位校准方法，解决校准之后，不知道幅值的校准是否真的成功，通道与通道之间是否还存在相位差的问题

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种高带宽示波器的幅值及相位校准方法，包括如下步骤：

（1）确定待校准的通道分别为通道1、通道2、…、通道N，其中N≥2，选取一个待校准的通道及对应探头，并将该探头连接到校准夹具的探测点上；

（2）校准该通道的幅值和相位；

（3）重复步骤（1）和步骤（2），完成所有待校准通道的幅值及相位校准；

（4）验证各个待校准通道的幅值校准是否成功，如不成功，则重新校准幅值；

（5）验证各个待校准通道的相位校准是否成功，如不成功，则重新校准相位。

进一步地，所述步骤（4）还包括如下步骤：

1）选取一路待测电源的电源输出点；

2）使用万用表测量该电源输出点的电压值V0；

3）将该电源输出点的正极和负极逐一连接到各个校准后的通道上，通道1测得的电压均方根值为V1，通道2测得的电压均方根值为V2，…，通道N测得的电压均方根值为VN；

4）判断各个通道的幅值校准是否成功；

5）对于幅值校准不成功的通道，重新校准其幅值。

进一步地，所述步骤4）中，如果示波器测得通道n的电压均方根值Vn满足如下条件：|Vn-V0|≤V0*5%，其中1≤n≤N，则认定该通道的幅值校准成功，否则认定该通道的幅值校准不成功。

进一步地，所述步骤（5）还包括如下步骤：

a)选取一路信号的测量点；