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48 数字示波器扫描时间检定方法的探讨 电讯工程 数字示波器扫描时问检定方法的探讨 张阿宁 (陕西黄河集团有限公司计量处 西安 710043) 摘 要：示波器作为一种通用测量仪器，已广泛应用于科研、教学、生产等方面。 随着半导体器件和数字技术的不断进步，使示波器从早期的模拟示波器发展至现阶 段功能强大、性能卓越的数字示波器。在检定示波器时，扫描时间系数误差是必须检 定的项 目。由于数字示波器采用晶振作为其时间基准，扫描时间系数误差比起模拟 示波器有了很大的提高，因此，检定数字示波器扫描时间系数误差已不能照搬模拟示 波器的检定方法。本文给出了几种检定数字示波器扫描时间系数误差的方法。 关键词：检定方法 数字示波器 扫描时间 l 前言 作为一种通用的时域测量仪器，示波器广泛应用于各行各业，它除了可以用于显示波形 外，还可以用来测量各种波形参数，如信号的上升时间、时间间隔、频率、幅度等。数字示波器 除了具有模拟示波器的功能外，还有强大的数据处理功能，有的甚至带有 F丌 分析功能，可以 从频域上来分析信号。示波器的发展经历了从模拟示波器到数字示波器的过程，在检定数字 示波器时，扫描时间系数误差是必检项 目。 2 示波器扫描时间发生原理 2．1 模拟示波器的扫描时间发生原理 模拟示波器的水平扫描 电压波形是锯齿波形，在正程 中随时间从起始 电压线性上升 (或 下降)，回程中迅速地返回到原起始电压，然后 (或再隔一段时间)又重复上述变化。锯齿波的 产生通常是由一个直流电源对一个与电阻R相串连的电容器C进行充电，在充电到一定电压 后又进行放电，循环往复形成时基扫描电压，不同的扫描时问档采用不同的电阻 R和电容c。 因为示波器各扫描档级所接人的电容和电阻值是不一样的，因此其各档误差也各不相同，一般 扫描时间系数误差大约为 1％一3％。按照 《JJG262—1996模拟示波器检定规程》，模拟示波器 扫描时间系数误差的检定采用示波器校准仪，用示波器校准仪输出的不同时标信号检定被检 示波器各扫描档级。 2．2 数字示波器的扫描时间发生原理 数字示波器扫描时间产生方法与模拟示波器不同，它采用内置晶振作为时间基准，微处理 器 自动计算出两扫描点之间的时间差值，换算出相应的扫描时间并显示出来。数字示波器扫 描时间系数误差主要包括 内部时间基准误差和水平显示分辨力等误差项。在实际应用中分辨 力的影响可分析得出而不用检定，而晶振的准确度是最主要因素，应予以检定。晶振的准确度 一 般为 1O一～1O’。量级。 3 检定数字示波器与检定模拟示波器扫描时间系数误差的不同之处 根据模拟示波器的检定经验，由于示波器光点直径的大小以及人眼分辨率等原因，当扫描 电讯工程 数字示波器扫描时间检定方法的探讨 49 时问系数变化小于0．1％时，人眼就根本分辨不出差别，因此在模拟示波器检定中，所采用的 示波器校准仪其时标最小变化量为0．1％．而数字示波器的扫描时间准确度至少为0．02％，如 果直接送一个时标信号给数字示波器，然后用检定模拟示波器扫描时间系数误差的检定方法 来检定数字示波器的扫描时问准确度 ，是无法测量出数字示波器的扫描时间准确度的，因为用 人眼直接观察示波器所能觉察到的最小变化为0．1％，0．02％的误差用人眼根本无法分辩。 但如果将数字示波器显示的时标与标准时标信号之间的误差进行放大，比如放大 100倍，则 0．02％放大 100倍为2％，此时用肉眼完全可以分辩出其偏差。由此可见，如果直接用示波器 校准仪输 出时问间隔为 1Ills的时标，来检定数字示波器的 1ms／div档，就看不出其误差，但是 如果用来检定 1us／div的时间间隔，就能够满足要求。 4 检定数字示波器扫描时间对标准仪器的要求 在检定示波器时，常用的示波器校准仪时标最大允差为±5X10～，按照检定要求，标准器 时标最大允差必须要优于被校仪器的1／3—1／10，如果选用我们常用的示波器校准仪来检定 数字示波器，所能检定的数字示波器其时间测量最大允差最小只能为0．015％，优于0．015％ 的数字示波器我们就不能进行检定。但此问题可以这样来解决，在检定时，