一、校準(zhǔn)核心原理：?jiǎn)芜厗?a target="_blank">信號(hào)的時(shí)延補(bǔ)償邏輯

單邊單信號(hào)校準(zhǔn)法通過引入單一標(biāo)準(zhǔn)參考信號(hào)（如示波器內(nèi)置校準(zhǔn)信號(hào)、外部高精度階躍信號(hào)），精準(zhǔn)測(cè)量并補(bǔ)償示波器采集通道的固有時(shí)延偏差。其核心目標(biāo)是消除三類關(guān)鍵時(shí)延誤差，保障高速信號(hào)時(shí)序測(cè)量的準(zhǔn)確性：

物理時(shí)延 ：由探頭線纜（如1m 50Ω同軸電纜時(shí)延約5ns）、示波器內(nèi)部放大器等硬件傳輸路徑引入的固定時(shí)延差，屬于硬件固有特性誤差;

寄生參數(shù)時(shí)延 ：探頭與被測(cè)件接觸產(chǎn)生的寄生電容（典型值2-10pF）會(huì)延緩信號(hào)邊沿變化，導(dǎo)致測(cè)量時(shí)序偏移;

觸發(fā)偏移 ：示波器內(nèi)部觸發(fā)電路與信號(hào)采集通道的工作時(shí)序不同步，引發(fā)觸發(fā)時(shí)刻與實(shí)際信號(hào)時(shí)刻的偏差。

校準(zhǔn)核心指標(biāo)要求：?jiǎn)瓮ǖ罆r(shí)延誤差≤1ps（針對(duì)10GHz及以上信號(hào)），觸發(fā)與采集通道時(shí)間差趨近于0，確保PCIe 5.0（32Gbps）等高速信號(hào)的時(shí)序測(cè)量精度。

二、全流程實(shí)操：五步法從準(zhǔn)備到驗(yàn)證

（一）準(zhǔn)備階段：工具與環(huán)境規(guī)范要求

校準(zhǔn)前需完成工具選型與環(huán)境調(diào)試，確?；A(chǔ)條件滿足精度要求，具體參數(shù)如下表：

（二）信號(hào)連接：?jiǎn)味诵?zhǔn)的鏈路搭建要點(diǎn)

根據(jù)信號(hào)源類型分為內(nèi)置信號(hào)校準(zhǔn)（最常用）和外部信號(hào)校準(zhǔn)（高頻場(chǎng)景）兩種方式，具體操作如下：

1. 內(nèi)置信號(hào)校準(zhǔn)

將探頭探針精準(zhǔn)連接至示波器“CAL”輸出端，接地針直接對(duì)接校準(zhǔn)信號(hào)地端（嚴(yán)禁使用長(zhǎng)接地夾，避免引入電感時(shí)延）;通道參數(shù)設(shè)置：采用DC耦合模式，垂直刻度調(diào)節(jié)至信號(hào)占滿屏幕80%高度，時(shí)基檔位設(shè)置為顯示2-3個(gè)信號(hào)周期（如1kHz信號(hào)對(duì)應(yīng)500μs/div）。

2. 外部信號(hào)校準(zhǔn)

將外部階躍源輸出端連接至50Ω功分器，一路信號(hào)接入示波器待校準(zhǔn)通道（CH1），另一路接50Ω匹配負(fù)載；關(guān)鍵注意事項(xiàng)：兩路連接電纜長(zhǎng)度需嚴(yán)格一致（誤差≤1mm），杜絕因線纜長(zhǎng)度差異引入額外時(shí)延差。

（三）自動(dòng)校準(zhǔn)：主流示波器操作范式

主流高端示波器均配備自動(dòng)校準(zhǔn)功能，以下以泰克DPO73304SX和羅德與施瓦茨RTP為例，說明標(biāo)準(zhǔn)作流程：

1. 泰克示波器

按下“Probe”按鍵→在通道列表中選中待校準(zhǔn)通道→進(jìn)入“Probe Setup”菜單→選擇“Delay Calibration”選項(xiàng);點(diǎn)擊“Auto Cal”按鈕，示波器將自動(dòng)識(shí)別信號(hào)50%閾值點(diǎn)與內(nèi)部觸發(fā)的時(shí)間差，計(jì)算并存儲(chǔ)時(shí)延補(bǔ)償值，校準(zhǔn)完成后界面顯示“Calibrated Delay： XX ps”。

2. 羅德與施瓦茨示波器

進(jìn)入“Measure”菜單→選擇“Time”子菜單→點(diǎn)擊“Delay”功能;設(shè)置觸發(fā)源為待校準(zhǔn)通道，啟用“Statistics”統(tǒng)計(jì)功能，系統(tǒng)將自動(dòng)采集1000個(gè)樣本的時(shí)延均值，并將該值寫入時(shí)延補(bǔ)償參數(shù)庫(kù)，完成自動(dòng)校準(zhǔn)。

（四）手動(dòng)校準(zhǔn)：無(wú)自動(dòng)功能場(chǎng)景的補(bǔ)償方法

針對(duì)無(wú)自動(dòng)校準(zhǔn)功能的示波器，或需更高自定義精度的場(chǎng)景，采用手動(dòng)校準(zhǔn)方式，步驟如下：

基線校準(zhǔn)： 將探頭探針直接接地，啟動(dòng)示波器采集功能，記錄當(dāng)前觸發(fā)基線（即時(shí)間零點(diǎn)）;

時(shí)延測(cè)量： 斷開接地，接入標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)信號(hào)，使用示波器光標(biāo)功能標(biāo)記信號(hào)上升沿的50%閾值點(diǎn)，讀取該點(diǎn)與時(shí)間零點(diǎn)的時(shí)延偏差（如測(cè)量值為120ps）;

補(bǔ)償輸入： 進(jìn)入示波器“Vertical”垂直設(shè)置菜單→選擇“Deskew”時(shí)延修正功能，手動(dòng)輸入測(cè)量得到的時(shí)延偏差值（如+120ps），確認(rèn)后完成時(shí)延偏移修正。

（五）精度驗(yàn)證：三重驗(yàn)證法保障校準(zhǔn)有效性

校準(zhǔn)完成后需通過三重驗(yàn)證確認(rèn)精度，具體驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)與方法如下：

時(shí)間間隔驗(yàn)證 ：接入100MHz標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，測(cè)量其周期值，要求測(cè)量誤差≤5ps（如理想周期10ns，實(shí)測(cè)值需在9.997-10.003ns范圍內(nèi)）;

觸發(fā)同步驗(yàn)證 ：觀察校準(zhǔn)信號(hào)的觸發(fā)時(shí)刻與波形顯示起點(diǎn)的偏移量，要求偏移量≤1ps;

高頻相位驗(yàn)證 ：接入10GHz正弦信號(hào)，測(cè)量輸入信號(hào)與校準(zhǔn)通道的相位差，換算為時(shí)延誤差需≤2.8ps（對(duì)應(yīng)0.1°相位差，相位-時(shí)延換算公式：時(shí)延=相位差（°）×10^12/（360×頻率（Hz）））。

三、設(shè)備適配與場(chǎng)景化方案

（一）按示波器帶寬分類的適配方案

不同帶寬的示波器對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)、操作要求不同，需針對(duì)性選擇方案，具體適配參數(shù)如下表：

（二）常見問題與解決方案

校準(zhǔn)過程中易出現(xiàn)多種問題，需結(jié)合根源分析采取針對(duì)性措施，具體如下表：

四、關(guān)鍵注意事項(xiàng)

探頭適配要求： 有源探頭需單獨(dú)校準(zhǔn)（每支探頭的時(shí)延特性存在個(gè)體差異），無(wú)源探頭需額外補(bǔ)償線纜容性時(shí)延，避免混用未校準(zhǔn)探頭;

校準(zhǔn)周期規(guī)范： 每次更換探頭、調(diào)整電纜長(zhǎng)度，或環(huán)境溫度變化超過10°C時(shí)，必須重新執(zhí)行校準(zhǔn)流程;常規(guī)使用場(chǎng)景建議每月校準(zhǔn)一次;

高頻作禁忌： 10GHz以上信號(hào)校準(zhǔn)禁止使用長(zhǎng)接地夾（接地電感會(huì)引入≥20ps時(shí)延誤差），需采用彈簧接地針或磁吸式短接地件，縮短接地路徑。

審核編輯 黃宇