在示波器的應(yīng)用場(chǎng)合中，除了有些RF或高速數(shù)字的場(chǎng)合用電纜直接測(cè)量以外，很多板上的調(diào)試工作都是借助探頭完成的。探頭是示波器測(cè)量系統(tǒng)的一部分，很多高帶寬的探頭都必須是有源探頭，有源探頭內(nèi)部的有源放大器的的增益和偏置隨著溫度或者時(shí)間老化可能會(huì)有漂移，為了補(bǔ)償這種漂移，就需要定期對(duì)探頭進(jìn)行校準(zhǔn)。
目前示波器探頭的校準(zhǔn)方法通常有三種：
1、DC增益與偏置校準(zhǔn)
DC校準(zhǔn)是示波器最常用的校準(zhǔn)方式，比較校準(zhǔn)信號(hào)輸出（標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓）與示波器實(shí)際測(cè)試到的校準(zhǔn)信號(hào)電壓，用于修正探頭測(cè)試直流電壓的增益以及偏置的偏差。DC校準(zhǔn)過(guò)程是確定線性方程y=mx+b系數(shù)m，b的值。探頭的DC校準(zhǔn)至少需要1年進(jìn)行1次，更頻繁時(shí)會(huì)幾個(gè)月甚至每天進(jìn)行一次。
2、AC校準(zhǔn)
測(cè)試高速信號(hào)的高性能示波器，由于帶寬非常寬，很難保證帶內(nèi)幅頻和相頻響應(yīng)絕對(duì)平坦。為了提高測(cè)量精度，就需要校準(zhǔn)帶內(nèi)的頻率響應(yīng)，使示波器和探頭測(cè)試系統(tǒng)在全部帶寬內(nèi)，不同頻點(diǎn)具有一致的幅度和頻率響應(yīng)。DC校準(zhǔn)不能修正頻率響應(yīng)。探頭AC校準(zhǔn)方法，是使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試有源探頭放大器的S參數(shù)，通過(guò)測(cè)試每個(gè)頻點(diǎn)的損耗，修正探頭頻率響應(yīng)。示波器廠商在出廠時(shí)會(huì)測(cè)試每只探頭放大器的S參數(shù)并存儲(chǔ)在探頭內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，用戶使用探頭時(shí)，示波器讀取探頭S參數(shù)做AC校準(zhǔn)。
3、用戶現(xiàn)場(chǎng)AC校準(zhǔn)
上述探頭AC校準(zhǔn)過(guò)程，使用廠商出廠提供的固定S參數(shù)做校準(zhǔn)，無(wú)法充分考慮到探頭連接附件在不同實(shí)際情況下的損耗。實(shí)際上，用戶的使用環(huán)境差異很大，如不同的探頭連接前端長(zhǎng)度。對(duì)于幾十GHz帶寬示波器與探頭，根據(jù)用戶使用環(huán)境和測(cè)試附件進(jìn)行AC校準(zhǔn)非常必要。
使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試S參數(shù)的過(guò)程非常復(fù)雜，不適用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境使用。目前Agilent基于磷化銦材料的示波器自身可以提供小于15ps上升沿的信號(hào)做為校準(zhǔn)源，由于快速的上升沿包含了足夠的高頻成份，所以以快沿信號(hào)做校準(zhǔn)源是合理和可行的。（傳統(tǒng)的高速示波器雖然也有快沿輸出，但其上升沿通常在幾十ps甚至更緩，所以主要用于時(shí)延校準(zhǔn)，而不足以進(jìn)行精確的頻響校準(zhǔn)。）
如圖所示，示波器calout輸出快沿信號(hào)，由示波器的兩個(gè)通道測(cè)試校準(zhǔn)信號(hào)calout在探頭輸入前端信號(hào)Vin和探頭測(cè)量輸出信號(hào)Vout，通過(guò)對(duì)Vout/Vin的修正校準(zhǔn)帶內(nèi)的頻率響應(yīng)。
用戶現(xiàn)場(chǎng)AC校準(zhǔn)后可以得到更平坦的頻響，提高高速電路實(shí)際測(cè)試條件下的測(cè)試準(zhǔn)確度。
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