基于示波器时延精确测量探究摘要:本文针对如何利用数字存储示波器对时延进行准确测量，本文以泰克公司的70000系列示波器为例，探讨了在示波器中影响时间测量准确度的几个关键因素，对时延测量准确度的提高提出了参考方法，并举例进行了不确定度评定。关键词:数字存储示波器;时延;采样率；上升时间：TN811文献标识码：A:1674-7712(2012)12-0024-01一、引言随着电子技术的飞速发展，时延测量在各个领域有着越来越广泛的应用。示波器制造水平的不断提高，技术性能突飞猛进，各项技术指标达到前所未有的技术水平，也使得时延测量有了更高的准确度。二、影响时延准确度的因素高性能数字示波器是测量信号时延的重要工具,利用高性能示波器进行时延测量需要了解示波器的各项技术指标对时延测量准确度的影响，以便确认示波器是否满足时延测量的准确度要求。示波器使用DTA(Deltatimeaccuracy)表示时延测量的准确度其中N为噪声幅值,A为被测信号幅值，为脉冲信号的上升时间，TBA为示波器时基准确度,MI为被测时延,tj为采样不确定性，由此可见时延的测量准确度与上述各因素有关。信号时延的测量还会受到示波器通道时间偏差、触发、传输电缆等多个因素的影响，在实际测量中，需要考虑这些因素对测量结果的影响，对测量结果做出修正。（一）通道时间偏差泰克公司的70000系列示波器任意两条通道之间的时间偏差指标为WlOps,若要进一步提高测量准确度，可以使用示波器的自动偏移校正（deskew）功能，根据测试需求以小于Ips为单位消除时间偏差。（二）触发抖动在示波器重复采集被测信号时，自身的触发抖动会累加到被测信号上，影响测量准确度,70000系列示波器触发抖动指标为Ips,增强触发启动时触发抖动指标为lOOfs,可以满足测量准确度的要求。（三）传输电缆为消除传输电缆对时延测量的影响，需要得到电缆的传输时间以修正测量结果，电缆的传输时间可以用以下两种方法得出：方法1使用网络分析仪直接测量电缆的传输时间方法2根据电缆长度、材质计算得出电缆的传输时间通常采用的高频电缆芯线为铜材，芯线与外层屏蔽之间采用聚乙烯材料，根据材质选取4r=2.26,可计算得出1米长电缆的传输时间为5nso（四）采样速率高采样率不仅能够避免信号混叠，得到高保真的信号波形，同时它也是得到高准确度时延的关键。当示波器的各个通道都采用25Gs/s的采样率时，其相邻采样点间隔为40ps,采样率越高，采样间隔越小，时间测量准确度越高，因此，采用高采样速率可以减小采样的不确定度。使用泰克公司的DP070000系列示波器，当噪声和信号的幅度比足够大，上升时间的影响忽略不计时，在DP070000系列示波器技术指标中［1］,时延测量准确度为：其中0.30是示波器采集系统常系数，通过与公式［1］比较得出，采用DP070000时，采样不确定性，可见采样不确定性与采样率成反比。（五）时延长度在示波器中，采样内存=采样时间X采样速率，当使用高采样速率进行长时延测量时，采样时间过长使得需要的采集内存超过了示波器的配置，便无法在同一采样周期内对时延较大的两个信号进行采集，也无法使用示波器的自动测量功能测量时延。此时须采用示波器的触发延迟功能，既触发后延迟一个固定时间再采集被测信号，此时可以用光标测量信号的时延，也可使用自动测量功能分别测量两个信号相对于示波器参考点的时延，所得的结果相减即为所需测量的信号之间的时延。由公式［2］可以得出DP070000系列示波器的时基准确度为±(2.5X10-6)，在进行长时延测量时，时基准确度是影响高准确度时间测量的主要因素，若要提高准确度，可以在示波器的10MHz标准的外参考时钟输入端接入外部的高稳时基来改善时间测量准确度，如锄种、锥钟等。对于短时延的测量，时基特性不会给时间测量准确度造成很大的影响，因此采用示波器自身的时基即可。(噪声幅值公式［1］可以看出，对上升时间较长的脉冲信号进行测量时，噪声和信号的幅度比对测量准确度的影响较大，可以采用对信号多次平均的方法减少噪声的影响。信号平均［2］是用于不使信号失真减小的重叠噪声技术，对消除广泛范围的噪声可以达到其他方法无法达到的效果。在实际工作中，平均次数过多会使得测量时间过长，平...