[发明专利]一种数字存储示波器增益校正装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字存储示波器技术领域，具体来讲，涉及一种用于数字存储示 波器增益校正的装置。

背景技术

数字存储示波器通过高速模数转换器，即ADC把连续变化的被测模拟信号 转换为离散的波形数据，并对该波形数据进行存储、处理，然后重现波形，使 得用户能够在时域上直观地观察被测信号。

ADC是一种将模拟信号转换成相应数字信号的器件。ADC的输入信号是在 时间上和幅度上都连续变化的模拟信号，输出信号则是在时间上和幅度上都是 离散的数字信号。由于ADC的输入范围都比较小，通常在1Vpp左右，不可能 满足示波器小到几毫伏、大到几十上百伏的输入范围，所以必须设计信号调理 通道对信号进行不失真的处理，如对小信号进行放大、对大信号进行衰减。信 号调理通道主要包括交直流耦合、阻抗变换网络、增益调节电路等。

增益调节电路，主要用到增益可调放大器。随着使用环境，如温度的变化， 增益可调放大器以及其他元器件老化，可能使示波器出现零点漂移、增益偏差， 导致测量误差较大，这就需要对示波器增益进行校正。

通常数字存储示波器需要校正以下两种情况：基线偏移，即开路时基线不 在中心与幅度增益误差较大。校正数字示波器增益的基本思想就是给示波器输 入校正信号，对每个垂直档位进行校正。信号调理通道中会设计相应的调节电 路，在输入校正信号后，调节各档位的实际增益，确保校正信号在该档位能够 测量准确。校正完成后，保存各档位相应的增益控制数值，以供下次开机初始 化时读取。通常，对数字存储示波器的增益校正有两种方式，一种是通过手动 方式进行，即由人为参与，依靠专用的校正设备进行校正；另一种是自动校正 方式，即不需人为参与，通过相应的校正电路及编制相应的自动控制软件，实 现数字示波器的自动校正。在自动校正方式中，数字存储示波器内部有相应的 自校正程序，其处理器需要判断ADC采集校正信号输出的数据是否为量化后的 校正信号，再调节该档位的实际增益，使ADC采集数据稳定于量化后的校正信 号，最后保存该档位的实际增益值，供下次开机初始化时读取。

目前使用的示波器校正仪，设计目标是面向绝大多数的数字式和模拟式示 波器，提供完全校准示波器性能所需要的各种功能，包括检验幅度、时间、带 宽，通道瞬态响应、标准视频信号等。此类仪器虽然功能全面，精度高，但其 不足之处是价格非常昂贵，且结构复杂、系统庞大、占用的台面面积较大、功 耗大，不方便携带以及现场使用。对于在数字存储示波器生产线上进行校正， 投入较大，需要专业的技术人员操作，不利于数字存储器的大规模生产。

数字存储示波器产品现在都具有自动校正功能，用来校正因为器件长期漂 移、环境变化等原因带来的误差。这种办法是将校正装置设计在示波器内部， 由软件控制内部相应电路产生校正信号，并先后送到相应通道进行校正。此方 法非常方便用户的使用，但缺点是生产过程较复杂，可靠性不高。首先是出厂 前需要对每台示波器自校正硬件电路进行检测和标定，对小信号进行标定难度 较大，过程较为复杂；其次随着使用时间的不断增加，示波器内部校正电路自 身也会不断老化，此时内部校正电路校正信号已经不准确，执行相应的自校正 过程已经失去意义，用户要实现对数字示波器的校正只能送到厂家维修或者专 门的校准单位，给用户带来不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中数字存储示波器增益校正装置的不足，提 供一种体积小、重量轻、易于携带、使用方便的数字存储示波器增益校正装置。

为实现上述目的，本发明的数字存储示波器增益校正装置，其特征在于， 包括：

一通讯接口单元，用于连接被校正的数字存储示波器的USB接口，获取被 校正的数字存储示波器发送的各垂直档位的校正命令，并转换输出；

一处理器单元，连接到通讯接口单元，用于接收通讯接口单元转换输出的 校正命令，产生相应档位的控制字；

一校正信号产生单元，连接到处理器单元，用于接收处理器单元产生的控 制字，产生被校正的数字存储示波器正在校正档位下需要输入的直流电压校正 信号，并输出给被校正的数字存储示波器正在校正通道的输入端，被校正的数 字存储示波器自动校正正在校正通道正在校正档位下的增益；

一电源模块，用于连接被校正的数字存储示波器的USB接口，获取5V电 源并转换成稳定的输出电压，供给处理器单元、校正信号产生单元。

本发明的发明目的是这样实现的。