如何進行示波器探頭的校準工作

在示波器的應(yīng)用場合中，除了有些RF或高速數(shù)字的場合用電纜直接測量以外，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間老化可能會有漂移，為了補償這種漂移，就需要定期對探頭進行校準。如果一拿起示波器就開始直接上手測量，可能會導(dǎo)致測量出來的數(shù)據(jù)和波形不準確，影響最終測試結(jié)果，因此PRBTEK培訓(xùn)學(xué)院建議工程師們一定不要忘記探頭校準這一重要步驟。

目前示波器探頭的校準方法通常有三種：

1、DC增益與偏置校準

DC校準是示波器最常用的校準方式，比較校準信號輸出（標準的直流電壓）與示波器實際測試到的校準信號電壓，用于修正探頭測試直流電壓的增益以及偏置的偏差。DC校準過程是確定線性方程y=mx+b系數(shù)m，b的值。探頭的DC校準至少需要1年進行1次，更頻繁時會幾個月甚至每天進行一次。

2、AC校準

測試高速信號的高性能示波器，由于帶寬非常寬，很難保證帶內(nèi)幅頻和相頻響應(yīng)絕對平坦。為了提高測量精度，就需要校準帶內(nèi)的頻率響應(yīng)，使示波器和探頭測試系統(tǒng)在全部帶寬內(nèi)，不同頻點具有一致的幅度和頻率響應(yīng)。DC校準不能修正頻率響應(yīng)。探頭AC校準方法，是使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試有源探頭放大器的S參數(shù)，通過測試每個頻點的損耗，修正探頭頻率響應(yīng)。示波器廠商在出廠時會測試每只探頭放大器的S參數(shù)并存儲在探頭內(nèi)部的存儲器中，用戶使用探頭時，示波器讀取探頭S參數(shù)做AC校準。

3、用戶現(xiàn)場AC校準

上述探頭AC校準過程，使用廠商出廠提供的固定S參數(shù)做校準，無法充分考慮到探頭連接附件在不同實際情況下的損耗。實際上，用戶的使用環(huán)境差異很大，如不同的探頭連接前端長度。對于幾十GHz帶寬示波器與探頭，根據(jù)用戶使用環(huán)境和測試附件進行AC校準非常必要。

使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試S參數(shù)的過程非常復(fù)雜，不適用于現(xiàn)場環(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上升沿的信號做為校準源，由于快速的上升沿包含了足夠的高頻成份，所以以快沿信號做校準源是合理和可行的。（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，所以主要用于時延校準，而不足以進行精確的頻響校準。）

如圖所示，示波器cal out輸出快沿信號，由示波器的兩個通道測試校準信號cal out在探頭輸入前端信號Vin和探頭測量輸出信號Vout，通過對Vout/Vin的修正校準帶內(nèi)的頻率響應(yīng)。

用戶現(xiàn)場AC校準后可以得到更平坦的頻響，提高高速電路實際測試條件下的測試準確度。

以上就是PRBTEK探頭學(xué)院分享的示波器探頭校準方法，各位工程師們在進行測試時千萬不要忘了示波器探頭校準這一步驟。
?