[发明专利]一种准确测量方波信号上升时间的实验方案

说明书

本发明公开了一种准确测量方波信号上升时间的实验方案。本发明包括：设计以同轴连接器为外接端口的测试样本；搭建以信号源与示波器为主体的数字信号测试系统；测试实验样本的数字信号波形，并导出实验数据；测试低损直通校准件的数字信号波形，导出实验数据；将两组实验数据导入计算机，通过数学运算，消除同轴连接器对测试样本的影响，准确测量出研究对象的信号上升时间。本发明通过对照实验与数学运算，降低了外接同轴连接器对测试数据的影响，解决了实验测试结果不够准确的问题，可以用于完成对研究目标信号上升时间的精确测量。

技术领域

本发明设计一种准确测量方波信号上升时间的实验方案，该方案降低了外接同轴连接器与测试线缆对测试数据的影响，有效的解决了实验测试结果不够准确的问题。属于数字信号测试与校准研究领域。

背景技术

近年来，计算机在生活生产中发挥越来越重要的作用。随着计算机处理器芯片的时钟频率越来越大，这就意味着只有较短的时间留给信号切换，例如当时钟频率为1GHz是，信号的上升时间约为100ps；当时钟频率为100MHz时，信号的上升时间约为1ns。时钟频率不断提高，电子产品中系统的信号完整性问题就变得越发复杂。此外，信号的上升时间越来越短，也会增加其测量难度。此外，较小上升时间的实验测试会对测试仪器提出更高的要求，同时测试结果会受到测试样本中一些与研究无关的同轴连接器端口以及测试线缆的显著影响。

目前，存在一些专门用于测试高速信号的示波器探头与校准设备。但这些设备普遍较为昂贵，同时需要搭配特定的示波器。测试设备的购买与定期的维护都给测试者带来不小的麻烦。基于以上问题，本发明提出了一种研究准确测量方波信号上升时间的实验方案，该方案不需要专门的测试探头与校准设备，同时还能完成对信号上升时间较为准确的测量。

发明内容

鉴于在上述场景下信号上升时间越来越短，测试难度越来越大等问题。本发明提出了一种研究准确测量方波信号上升时间的实验方案，包括以下步骤：

(1)搭建数字信号测试系统：

根据测试需求，选择合适的信号发生器与高性能示波器，需要参考测试设备的测试带宽以及采样率等指标。选择与测试设备与测试样本相匹配的测试线缆，需要参考线缆的测试带宽以及端口类型。将一根测试线缆的一个端口与信号发生器相连，另一端留出，用于连接测试样本；将另一根测试线缆的一个端口与高性能示波器相连，另一端留出，用于连接测试样本。

(2)完成实验组测试工作：

将测试样本两个端口分别连接两根测试线缆的一段。设置信号发生器，产生所需输入信号，设置高性能示波器显示输出信号波形。最终将数据导出。

(3)完成辅助组测试工作：

将低损直通校准件两个端口分别连接两根测试线缆的一段。设置信号发生器，产生所需输入信号，设置高性能示波器显示输出信号波形。最终将数据导出。

(4)数据分析与数学运算：

两组测试实验完成后，都将测试数据导入计算机，通过以下运算，消除测试样本中同轴连接器对测试数据的影响。

其中t_input是输入信号的上升时间，t_{TEST,SPL,output}是测试样本的上升时间，t_{TEST,THRU,output}是低损直通校准件的上升时间，t_TEST,output是消除外接测试端口与测试线缆后，测试样本的信号上升时间。

本发明提出的一种准确测量方波信号上升时间的实验方案，基于辅助组的测试数据以及相关数学运算，解决了实验测试结果不够准确的问题，可以用于完成对研究目标信号上升时间的精确测量。本发明相较现有的测试实验方案主要有以下优点：

(1)可以高效完成信号上升时间的准确测量；