实验室难题之—— 6GHz以上示波器的校准

stupid

示波器是非常常用的电子测量仪器，是全球市场最大的电子测量仪器，全球市场高达12亿美元。
示波器每使用1年或使用2000个小时都应该计量一次，确保示波器的指标满足规范要求，确保示波器能作为一个标准去测量和检验被测电子设备。

计量示波器最常用的工具是9500B示波器计量仪,但是因为9500B的最高频率只有6.4GHz，所以只能计量6GHz及以下的示波器。但是现在示波器带宽已经突破30GHz，最新的90000-Q系列示波器达到63GHz带宽，13GHz带宽和20GHz带宽的示波器已经广泛使用，我们需要新的计量仪器和计量方法对6GHz以上带宽的示波器进行计量。

6GHz以上带宽的示波器主要计量如下指标：
6 H5 v- E- ~' y6 _模拟带宽（Analog Bandwidth-Maximum Frequency)
  F) p9 @4 y) G" k5 `- ^; k上升时间计量（Rise Time）
偏置精度（Offset Accuracy）
# a; c# \0 ]6 J# F/ q直流增益精度（DC Gain Accuracy）
时标/时基精度（Time Scale Accuracy)
1. 模拟带宽的计量
) k0 d) Z' K$ F; W; O0 J  计量示波器模拟带宽的仪器和附件如下列表：
微波信号源：E8257D
功率计和功率探头：N1913A+E4413B
功分器：11667B或11667C
同轴电缆：8120-4948（SMA-SMA)或N5180-60204（2.4mm-2.4mm)+11901A/11901C（2.4mm-3.5mm)
, I9 a- [2 f6 d3 L7 V9 P   计量连接图如下所示：


功率计的作用是测量真正功率（作为标准值），与示波器自身测量的功率进行比较，以确定示波器标称带宽是否满足-3dB带宽要求。
测试时，需要对不同垂直灵敏度进行分别测试，从5mv/div测试到1v/div。每个通道也要单端测试。示波器的功率读值用Vrms进行自动参数测量。测试时需要先测试一个参考增益（用50MHz正弦波进行测试），再测试一个在带宽频率出的增益，每个增益都用-3dB进行判断。测试的结果记录到下面的表格里。
  H. N5 y! [5 }/ `/ jVin是用功率计测试的结果。功率计的功率测试值要换算成Vrms值，换算公式：
6 W: x5 Q. g3 t8 z            
' G& W3 v  e9 n& {. m6 {Vout是用示波器Vrms自动测量测试的结果。
" K$ ~# s- S! ^, L
/ J& v! S. d- Y
8 ?$ R" N& }% e. p9 j/ g9 L! t4 j, o2.上升时间的计量
3 x/ Q$ D/ i; n  h* ]- w计量示波器上升时间的仪器和附件如下列表：
7ps快沿发生器：N2806A
/ u5 y2 D8 x/ ]# T, V衰减器：8493C/8490D
计量时直接把N2806A计量脉冲发生器连接到示波器，用示波器测量上升时间，确定是否满足规范要求。对于不同的垂直灵敏度，可以用衰减器衰减后在计量。
& k4 y2 I/ H' [* ]3 l

3. 偏置精度的计量
4 h3 i" b4 L9 r: y计量示波器偏置精度的仪器和附件如下列表：
# Y4 l! {+ T% s, S$ L& o1 c9 N数字万用表：3458A或34410A
BNC同轴电缆：8120-1840（2根）
适配头：1250-0781（BNC Tee(m)(f)(f)),1251-2277(BNC(f) to dual banana)
/ q. m: r3 F' [" p/ T* U) r# F: g, @计量连接图如下所示：
4 @+ [: f8 [) O& j' x+ c7 d

* a& G0 b! l( W: p图中，示波器的AUX OUT输出连接到BNC三通上，三通的一端连接到示波器通道1上，三通的另一端连接到数字万用表上。
/ f6 X- J+ Q8 {在示波器内，设置AUX OUT输出直流电压，用示波器和万用表分别进行测量，然后计算偏置精度。
4 Y) E; ]& ^# B, Z/ r6 I) D; a/ Y5 L% V示波器测试时要平均256次，然后用Vavg测试平均电压。
/ @# `2 U6 D, Y+ o8 S" F2 W测试之前，还要单独测试一下0电压电平错误。
测试时，先分别设置AUX OUT为+400mv，-400mv，0mv,分别用示波器和万用表测试结果。用下面公式计算结果，取2个公式计算结果的较大者作为测试结果。
2 j6 Z. J$ `- f4 v: Q
然后再设置为其他值分别进行测量，测量结果记录和计算如下表所示。


3 w3 X5 C2 q+ f) U
4. 直流增益精度的计量
" {3 w& e6 l" y" v0 U% L% R计量示波器直流增益精度的仪器和附件如下列表：
) Y  G: M3 T8 J& _- r1 `. _  L数字万用表：3458A或34410A
BNC同轴电缆：8120-1840（2根）
适配头：1250-0781（BNC Tee(m)(f)(f)),1251-2277(BNC(f) to dual banana)
8 }0 D- c" N6 S! F. E计量连接图与偏执精度的连接图一致。
测试时示波器测试参数和AUX OUT设置也是类似，也不列出了。
- c( T" @6 r( P: i, d9 N, v( ^计算公式列出如下。
+ ^3 ?9 J" g3 k- [

4 n& b# {/ S* F$ R# o( i* B* p. P测量结果记录和计算如下：
. d  N6 z5 r0 f
9 N5 c, B% A1 C9 \
! h5 a; E' k4 y  B8 w5. 时标/时基精度的计量
计量示波器时标/时基精度的仪器和附件如下列表：
7 u" A2 M5 g( U' _微波信号源：E8267D
频率计：53200
( k; `! B0 K* _5 K' ]  M3 I1 i同轴电缆：8120-1840
适配器：54855-67604,83059B
计量连接图如下所示：


配置微波发生器输出OdBm正弦波，频率：10.00002000MHz。
设置示波器：100mV/div灵敏度，100KSa/s采样率，20ms/div时基，0V测量门限，20mv迟滞。
在示波器的通道1进行：Frequency测量。
/ L  A: A4 P- J累积捕获10次。
, T* ^; e: W) z2 r% M' b装换平均频率值到时基误差：减去20Hz，除以10Hz/ppm。
  b* [  s, [5 q3 g+ J/ D1 D3 F计算测试限制：Test Limits=+-(0.100+0.100xYears Since Calibration)（对于90000-X示波器）
测量结果记录和计算如下：

3 f1 c, l" j! _$ f% c' d
; Y% B( `8 Z0 F; P

yangtse427

先顶再慢慢看