數(shù)字取樣示波器校準(zhǔn)規(guī)范

43.1等效時(shí)間采樣（equivalent-time總線放大A/D轉(zhuǎn)換被測(cè)信號(hào)取樣脈沖延時(shí)發(fā)生器同步觸發(fā)信號(hào)數(shù)字取樣示波器是基于等效時(shí)間采樣原理對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的一種總線放大A/D轉(zhuǎn)換被測(cè)信號(hào)取樣脈沖延時(shí)發(fā)生器同步觸發(fā)信號(hào)取樣電路顯示時(shí)基電路存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理5最大允許誤差：±[0.4%×全量程+2mV±0.6%×(注：以上技術(shù)指標(biāo)不作為合格判據(jù)，僅提供參考，6a)環(huán)境溫度23±5）□c)供電電源220±10）V50±1）Hz直流電壓:阻抗50Ω,±(1mV~5V)，最大允許誤差:±(0.025%+25μV/Ux)相位噪聲：-100dBc/Hz@10kHz（10頻率范圍：250kHz~10GHz,最大允許誤差:±5×10-10相位噪聲：-120dBc/Hz@10kHz（171234567897.3.1.2恢復(fù)數(shù)字取樣示波器默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置觸發(fā)方式為自由觸發(fā)，打開被測(cè)通道，垂87.3.1.3設(shè)置示波器校準(zhǔn)儀輸出阻抗為50Ω,信號(hào)輸出通道的波形模式設(shè)為直流信號(hào)。7.3.1.4設(shè)置數(shù)字取樣示波器垂直刻度，計(jì)算其屏和E80%測(cè)量直流波形幅度值y20%，記錄于附錄A表A.2方法一表中。測(cè)量直流波形幅度值y80%，記錄于附錄A表A.2方法一表中。測(cè)量點(diǎn)數(shù)m=16，按公式（2）計(jì)算示波器校準(zhǔn)儀輸出的直Ei——示波器校準(zhǔn)儀輸出的直流電壓值序列，V。Er——數(shù)字取樣示波器的垂直刻度全量程，V。9▲▲測(cè)量值y輸入信號(hào)E輸入信號(hào)EyiEl EiEhEr7.3.2.3按計(jì)算的Ei值依次設(shè)置示波器校準(zhǔn)儀輸出的直流電A.2方法二表中。或用計(jì)算機(jī)讀取數(shù)字取樣示波器測(cè)量的直流波形，按公式（3）計(jì)算直流波形幅度值yi（式中j為波形測(cè)量點(diǎn)的序數(shù)），=1yi,jyi——數(shù)字取樣示波器測(cè)量的直流波形幅度值序列，V；yi,j——數(shù)字取樣示波器測(cè)量單次直流波形幅度點(diǎn)序列，V。-E=mEi-Ei——示波器校準(zhǔn)儀輸出的直流電壓值序列，V。Ei——示波器校準(zhǔn)儀輸出的直流電壓值序列，V；yi——數(shù)字取樣示波器測(cè)量的直流波形幅度值序列，V；度值y，按公式（8）計(jì)算直流偏置誤差D，記錄于附錄A表A.3方法一表中。D——數(shù)字取樣示波器的直流偏置誤差，V；Uoffset——示波器校準(zhǔn)儀輸出的直7.4.1.3改變數(shù)字取樣示波器直流偏置設(shè)置，重復(fù)步驟7.47.4.2.2設(shè)置數(shù)字取樣示波器直流偏置，?D——數(shù)字取樣示波器的直流偏置誤差，V；7.4.2.4改變數(shù)字取樣示波器直D——數(shù)字取樣示波器的直流偏置誤差，V；Em——示波器校準(zhǔn)儀輸出直流電壓值序列的高電壓端值，V；E1——示波器校準(zhǔn)儀輸出直流電壓值序列的低電壓端值，V；ym——數(shù)字取樣示波器測(cè)量的直流波形幅度值序列的高電壓端值，V。7.4.2.4改變數(shù)字取樣示波器直L——數(shù)字取樣示波器的線性度，%；D——數(shù)字取樣示波器的直流偏置誤差，V；Er——數(shù)字取樣示波器的垂直刻度全量程，V。7.5.1.3改變數(shù)字取樣示波器垂直刻度設(shè)置，重復(fù)步驟7.57.5.2.3改變數(shù)字取樣示波器垂直刻度設(shè)置，重復(fù)步驟7.57.6.1如圖4所示連接設(shè)備，示波輸入端口。若需要采集波形數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算機(jī)連接被測(cè)數(shù)字取樣示波器程控接口。7.6.2恢復(fù)數(shù)字取樣示波器默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置觸發(fā)方式為信號(hào)觸發(fā)，打開被測(cè)通道，垂直7.6.3設(shè)置示波器校準(zhǔn)儀輸出阻抗為50Ω,信號(hào)輸出通道的波形模式設(shè)為時(shí)標(biāo)信號(hào)，信7.6.6改變示波器校準(zhǔn)儀輸出時(shí)標(biāo)信功率計(jì)擴(kuò)頻模塊功分器功率計(jì)擴(kuò)頻模塊功分器微波信號(hào)源1信號(hào)輸出信號(hào)輸入觸發(fā)輸入取樣示波器分器一個(gè)輸出端連接功率計(jì)，另一輸出端連接被測(cè)數(shù)字取樣7.7.2恢復(fù)數(shù)字取樣示波器默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置觸發(fā)方式為自由觸發(fā)，打開被測(cè)通道，垂直Ui和功率計(jì)測(cè)量值Pi（單位：dBm將fi、Ui、Pi分別記錄于附錄FRi=20lg+P0-PiFRi——數(shù)字取樣示波器的頻率響應(yīng)，dB；P0——功率計(jì)測(cè)量頻率為50MHz的信號(hào)功率值，dBm；Pi——功率計(jì)測(cè)量頻率為fi的信號(hào)功率值，dBm。7.8.1.3恢復(fù)數(shù)字取樣示波器默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置觸發(fā)方式為信號(hào)觸發(fā)，打開被測(cè)通道，垂7.8.1.4調(diào)節(jié)數(shù)字取樣示波器觸發(fā)電平使波形正常顯示，調(diào)節(jié)垂直刻度使波形幅度在垂trm——數(shù)字取樣示波器測(cè)量的上升時(shí)間，s；trs——脈沖發(fā)生器輸出的類階躍脈沖上升時(shí)7.8.2.1若脈沖發(fā)生器輸出信號(hào)為類沖激脈沖波形，當(dāng)其上升時(shí)間小于被測(cè)數(shù)字取樣示7.8.2.3恢復(fù)數(shù)字取樣示波器默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置觸發(fā)方式為信號(hào)觸發(fā)，打開被測(cè)通道，垂7.8.2.4調(diào)節(jié)數(shù)字取樣示波器觸發(fā)電平使波形正常顯示，調(diào)節(jié)垂直刻度使波形幅度在垂直方向上占屏幕80%左右，調(diào)節(jié)水平刻度使波形主要過(guò)渡部分在水平方向上占屏幕7.8.2.5打開數(shù)字取樣示波器的波形平均功能，設(shè)置fo——數(shù)字取樣示波器測(cè)量波形，V；fi——類沖激脈沖波形，V；7.8.2.6以數(shù)字取樣示波器系統(tǒng)傳遞函數(shù)作為沖激響應(yīng)，對(duì)其做積分運(yùn)算得到階躍響應(yīng)信號(hào)輸入觸發(fā)輸入取樣示波器信號(hào)輸入觸發(fā)輸入取樣示波器參考頻率輸出微波信號(hào)源1信號(hào)輸出參考頻率輸入微波信號(hào)源2信號(hào)輸出口，微波信號(hào)源2信號(hào)輸出端連接數(shù)字取樣示波器觸發(fā)輸入端口，微波信號(hào)源1的7.9.2恢復(fù)數(shù)字取樣示波器默認(rèn)設(shè)置，設(shè)置觸發(fā)方式為信號(hào)觸發(fā)，打開被測(cè)通道，垂直7.9.6增大微波信號(hào)源1輸出正弦信號(hào)頻率f1，若數(shù)字取樣示波器觸發(fā)信號(hào)頻率范圍允n——正整數(shù)，無(wú)單位。7.9.7重復(fù)步驟7.9.5~7.9.6，多次測(cè)量抖動(dòng)有效值，按公式（17）計(jì)算最佳抖動(dòng)值，并itter=min(17)信號(hào)輸入觸發(fā)輸入取樣示波器功分器信號(hào)輸入觸發(fā)輸入取樣示波器功分器微波信號(hào)源1信號(hào)輸出功率計(jì)顯示，調(diào)節(jié)微波信號(hào)源1輸出功率使數(shù)字取樣示波器屏幕顯示的波形幅度達(dá)垂直量程Pm——功率傳感器測(cè)量值，dBm。δtrig=um-(uh-ul)δtrig——觸發(fā)電平特性，V；g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的附錄A原始記錄內(nèi)頁(yè)格式E20%E80%y20%y80%GGErElE1Emy1ymGyD度Emy1……ym--ErElE1Emy1ymD度ErElE1ErElE1……Emy1……ymGDLT0TPiFRiP0Pm2附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式E20%E80%y20%y80%GErElE1Emy1ym--GErElE1Emy1ymGyD度(V)ErEmy1……ym--GDErElE1Emy1ymD度ErElE1ErElE1……ymGDLT0TPiFRiP0Pm2附錄C主要項(xiàng)目校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例a）示波器校準(zhǔn)儀直流電平E80%誤差引入的不確定度u1；b）示波器校準(zhǔn)儀直流電平E20%誤差引入的不確定度u2；a）示波器校準(zhǔn)儀直流電平E80%誤差引入的不確定度b）示波器校準(zhǔn)儀直流電平E20%誤差引入的不確定度次，測(cè)量結(jié)果如表C.1.1所示。10次測(cè)量的電壓平均值為240.41mV，按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01mV，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為u3=0.01mV。數(shù)123456789次，測(cè)量結(jié)果如表C.1.2所示。10次測(cè)量的電壓平均值為-240.72mV，按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01mV，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為u4=0.01mV。數(shù)123456789表C.1.3直流增益測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表k值B J3u1B J3u2性A————u4性A u4以上各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為校準(zhǔn)儀時(shí)標(biāo)信號(hào)引入的不確定度為u1=8.7×按A類方法評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。數(shù)字取樣示波器測(cè)次，測(cè)量結(jié)果如表C.2.1所示。10次測(cè)量的時(shí)間間隔平均值為599.92ns，按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.12ns，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為u2=0.12ns。表C.2.1數(shù)字取樣示波器測(cè)量時(shí)間數(shù)123456789表C.2.2時(shí)間間隔測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表k值B J3u1A————u2B J3u4以上各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān)，則合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為采用信號(hào)源結(jié)合功率計(jì)掃頻的方法測(cè)量數(shù)字取樣示波器頻率響應(yīng)，儀器連接見圖擴(kuò)頻模塊功率計(jì)功分器擴(kuò)頻模塊功率計(jì)功分器微波信號(hào)源1信號(hào)輸出信號(hào)輸入觸發(fā)輸入取樣示波器FRi=20lg+PO-PiFRi——數(shù)字取樣示波器的頻率響應(yīng)，dB；P0——功率計(jì)測(cè)量頻率為50MHz的信號(hào)功率值，dBm；Pi——功率計(jì)測(cè)量頻率為fi的信號(hào)功率值，dBm。在頻率響應(yīng)計(jì)算過(guò)程中，通常將數(shù)字取樣示波器測(cè)量的波形幅FRi=POSCi-POSCO+PO-PiPOSCi——數(shù)字取樣示波器測(cè)量頻率為fi的信號(hào)功率值，dBm。靈敏系數(shù)為：c1=c2=c3=c4=1a）數(shù)字取樣示波器測(cè)量頻率為fi的波形幅度值的測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u1；d）功率計(jì)測(cè)量頻率為fi信號(hào)功率的測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u4；e）功率計(jì)測(cè)量功率誤差引入不確定度u5；a）數(shù)字取樣示波器測(cè)量頻率為fi的波形幅度值的測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度以50GHz頻率點(diǎn)為例，按A類方法評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。數(shù)字取樣示波器測(cè)量正弦波幅度10次，測(cè)量結(jié)果如表C.3.1所示，包括幅度測(cè)量值和轉(zhuǎn)換后的功率值，10次功率測(cè)量平均值為-9.31dBm，按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.04dB，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為u1=0.04dB。1-9.322-9.283-9.354-9.305-9.376-9.287-9.248-9.309-9.35-9.28按A類方法評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。數(shù)字取樣示波器測(cè)量50MHz正弦波幅度10次，測(cè)量結(jié)果如表C.3.2所示，包括幅度測(cè)量值和轉(zhuǎn)換后的功率值，10次功率測(cè)量平均值為0.06dBm，按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.02dB，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為u2=0.02dB。123456789c）功率計(jì)測(cè)量頻率為50MHz信號(hào)功率的測(cè)量重復(fù)性引入不確定度按A類方法評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。功率計(jì)測(cè)量正弦波幅度10次，測(cè)量結(jié)果如表C.3.3所示。10次功率測(cè)量平均值為0.04dBm，按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01dB，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為u3=0.01dB。123456789d）功率計(jì)測(cè)量頻率為fi的信號(hào)功率的測(cè)量重復(fù)性引入不確定度以50GHz頻率點(diǎn)為例，按A類方法評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。功率計(jì)按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01dB，則測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度1-7.062-7.083-7.074-7.055-7.066-7.087-7.098-7.069-7.07-7.05e）功率計(jì)測(cè)量功率誤差引入不確定度依據(jù)被測(cè)數(shù)字取樣示波器指標(biāo)手冊(cè)，直流增益最大允許誤差為±[0.4%×全量程+2度分量為4.04mV。則幅度測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為√4.042+4.042=5.71mV。將其轉(zhuǎn)換為功率量值為0.03dB，則表C.3.5頻率響應(yīng)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表k值ci器測(cè)量頻率為fi的波形幅度值A(chǔ)————u11A————u21功率計(jì)測(cè)量頻A————u41功率計(jì)測(cè)量頻率為fi信號(hào)功A————u41性功率計(jì)測(cè)量功B2u51差B J3u61以上各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為trm——數(shù)字取樣示波器測(cè)量的上升時(shí)間，s；trs——脈沖發(fā)生器輸出的類階躍脈沖上升時(shí)按A類方法評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。數(shù)字取樣示波器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)脈沖信按貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量結(jié)果