Y 轴用于显示输入信号的幅值。这些信号通过“通道”放大器进行处理(至少有两个通道,但通常是四个或四个以上)。幅值校准的基本设置功能包括:
- 与刻度零位对齐(偏移)
- 垂直放大器平衡
- 垂直通道切换
- 交替/切割演示的操作
水平偏转准确度:幅值
用交替扫描切换或“切割”高速切换创建多条迹线。
交替扫描切换:在完成一条迹线后切换到下一条。
“切割”高速切换:输入信号在高速下交替采样,并转到单独的通道(通常用于低频信号)。
所有示波器都在不同的输入通道之间切换,通常将输入切换到通用测量系统,但每个通道有不同的放大器和衰减器,其增益特性对垂直准确度产生主要影响。
在校准每个垂直放大器系统时,需要检查五个主要参数:
- 偏差
- 增益
- 线性度
- 带宽
- 脉冲响应
这些参数对于实现信号的准确表达至关重要。为了在通过不同通道施加的信号之间进行有效比较,必须均衡化其通道参数。
通道放大器增益的测量通常通过注入标准信号并针对显示刻度呈现信号来执行。由于放大器耦合可以在 AC 或 DC 之间切换,并且通常在 50 Ω 或 1 MΩ 之间,因此需要注入信号来测试这些耦合形式中每种形式的操作。
通常采用两种标准信号来测量放大器的增益:
- 采用 DC 耦合时,会注入 DC 信号或方波,并根据显示屏上的刻度分割线,或光标读数测量通道的响应。
所有 Fluke 示波器校准仪均提供直流电压和 1 kHz 方波输出,用于测试 DC 耦合放大器的增益和偏移。
- 采用 AC 耦合时,会在 1 kHz 下注入方波信号,同样会根据显示屏上的刻度分割线,或光标读数测量通道的响应。
使用低频脉冲还可以粗略地检查低频 (LF) 和高频 (HF) 总响应。这只是对总失真的非常粗略的测试。仍然必须检查呈方波的结果的脉冲响应和带宽情况。
所有 Fluke 示波器校准仪均提供 1 kHz 方波,用于测试交流耦合放大器的 LF 增益。
可以通过注入 DC 或方波信号、改变幅值和以刻度或光标读数为参照检查变化来测试通道放大器的线性。
脉冲响应
查看脉冲快沿的上升时间是测量垂直通道对脉冲输入的响应的两种互补方法之一(还应测量放大器的带宽)。
对快沿的响应取决于待测示波器的输入阻抗。通常采用两种标准输入阻抗:50 Ω 和 1 MΩ/(典型)15 pF。1 MΩ 是行业标准输入,通常用于无源探头。在提供 50 Ω 输入的情况下,它可以实现与 HF 信号的最佳匹配。
为了测量上升时间,脉冲信号被注入要测试的通道中;触发器和时基被调整以呈现可测量的屏幕图像,而上升/下降时间则根据刻度或光标读数测量。观测到的上升/下降时间有两个组成部分:分别针对施加的信号和被测通道。它们以平方和的根结合到一起,因此要计算 UUT 通道的时间,必须使用下面的公式:
UUT 上升/下降时间 = 平方根 [(观测时间)2 – (施加信号的时间)2]
在有些示波器中,垂直刻度被特别标记为 0%、10%、90% 和 100%,以便于将脉冲幅值与 0% 或 100% 标记对齐,然后根据中心水平刻度线上的标记测量 10%/90% 交叉点。许多现代 DSO 都有测量光标,其功能是在这些点上测量上升时间。
测量值
所有型号的 Fluke 产品均使用两种不同类型的脉冲:
- 低边沿函数:低电压幅度脉冲以显著低于 1 ns 的上升/下降时间匹配 50 Ω。在利用公式计算被测设备 (UUT) 上升/下降时间时,必须在最接近所施加脉冲幅值的校准仪最近校准时刻认证所施加信号的上升时间。
- 高边沿函数:高电压幅度脉冲以小于等于 100 ns 的上升时间匹配 1 MΩ。此功能主要用于校准示波器通道衰减器的响应。
前沿畸变
像差或过冲和下冲可以在显示屏上显示。它们通常在电压稳定在其最终值(定义为 100%)之前出现在边沿的顶端。
在为了测量而显示像差时,它们应在规格限制的范围内。当示波器的像差规格接近校准仪的像差规格时,必须使用其他方法来校准。
通道带宽
除了通过在屏幕上查看样本脉冲来确定脉冲响应外,还应通过使用“稳幅正弦波”测量放大器的带宽来为此提供支持。这是在 50 Ω 的输入阻抗下完成的,以保持 50 Ω 信号源和传输系统的完整性。
对于高输入阻抗示波器,则使用串联 50 Ω 端接器匹配示波器输入端的线路。串联 50 Ω 阻抗可以采用单独的 50 Ω 端接器的形式,也可以集成在有源信号头中,后者具有全自动化的优势,无需额外校准。
首先,以参考频率(通常为 50 kHz)测量输入正弦波的显示幅值,然后以相同的幅值将频率增加到通道的指定 3 dB 频率。再次测量显示的幅值。
如果观测到的 3dB 点幅度等于或大于 70% 的参考频率对应幅值,则带宽是正确的。
如果需要确立实际的 3dB 点,应将频率增加至峰间幅值为参考频率值的 70%,此时该频率接近 3dB 点。