专利文档：《US20040064282A1 Method and apparatus for calibrating a sampling circuit》
作者：
日期：2025-01-17
核心速览
本文介绍了一种用于校准采样电路的装置和方法，该方法通过使用具有相似脉冲响应的第二采样电路来校准第一采样电路。
研究背景
· 研究问题：在采样示波器中，由于感兴趣的电信号的带宽通常远大于典型示波器的带宽，因此在示波器上测量这些信号存在困难。采样示波器通过在极短的时间间隔内测量信号并显示结果样本来解决这一问题，但采样电路的脉冲响应难以测量。
· 研究难点：传统的校准过程耗时长，通常需要超过24小时才能完成，这使得在校准过程中需要高昂的时间成本。此外，由于时间基准的漂移和温度变化，以及触发源和两个时间基准引入的“抖动”，校准过程变得复杂且容易出错。
· 文献综述：文章提到了Jan Verspecht和Ken Rush在1994年发表的“Individual Characterization of Broadband Oscilloscopes with a Nose-to-Nose Calibration Procedure”一文，该文详细讨论了使用“鼻对鼻”校准程序对宽带示波器进行个体特征化的方法。
采样电路校准方法与装置
· 校准原理：本发明提供了一种校准第一采样电路与第二采样电路的方法和装置，第二采样电路具有与第一采样电路类似的脉冲响应。第二采样电路包括一个采样保持电路，该电路在第二采样电路的触发脉冲输入信号确定的时间点提供一个指示第二采样电路输入端潜在的输出。装置包括一个触发脉冲生成电路，用于生成一系列触发脉冲对，每个脉冲对包含一个相对于第二个脉冲延迟的首个脉冲。每个脉冲都应用于相应采样电路的触发输入。当由首个脉冲触发时，假设第一采样电路产生一个指示其脉冲响应的踢出脉冲。控制器测量每个延迟时第二采样电路的输出。
· 触发脉冲生成电路：触发脉冲生成电路用于生成一系列触发脉冲对，每个脉冲对包含一个相对于第二个脉冲延迟的首个脉冲。触发脉冲生成电路包括一个可变延迟线，该延迟线由控制器控制，例如步进电机。
· 连接电路：连接电路将首个脉冲应用于第一采样电路的触发输入，将第二个脉冲应用于第二采样电路的触发输入。连接电路包括一个扩展卡，该扩展卡具有一个与接口连接器匹配的第一连接器和一个与模块匹配的第二连接器。第二采样电路是示波器中采样模块的一部分，该模块通过接口连接器与示波器连接。
采样电路的测量方法
· 测量原理：本发明提供了一种测量示波器采样级的脉冲响应的方法，该方法利用一个产生输出脉冲的采样级，当采样级被触发时，该输出脉冲具有与脉冲响应相关的特征。通过测量该输出脉冲，可以确定采样级的脉冲响应。
· 测量过程：将第一采样电路的采样输入连接到第二采样电路的采样输入。向第一采样电路的触发脉冲输入和第二采样电路的采样触发输入分别应用第一个和第二个触发脉冲。通过改变第一个和第二个触发脉冲之间的相对延迟，反复测量采样保持电路的输出。
校准装置的实施方式
· 触发脉冲生成电路：触发脉冲生成电路包括一个可变延迟线，该延迟线由控制器控制，例如步进电机。可变延迟线可以是手动可调的机械延迟线或由执行器（如步进电机）驱动的滑动延迟线。
· 连接电路：连接电路包括一个扩展设备，该设备具有与模块接口连接器匹配的第一连接器和与示波器连接器匹配的第二连接器。第二采样电路是示波器中采样模块的一部分，该模块通过接口连接器与示波器连接。
总体结论
· 创新点：本发明提供了一种改进的采样示波器采样级校准方法和装置，通过使用可变延迟线和采样保持电路，显著减少了校准时间，使得在制造过程中可以测量每个采样模块的脉冲响应时间。
· 实用性：该发明的校准装置和方法能够有效地测量采样电路的复杂频率响应，适用于需要高精度时间测量的场合，如高速信号的测量和分析。
· 应用前景：由于校准时间的大幅缩短，该发明使得在生产过程中对每个采样单元进行校准成为可能，从而提高了采样示波器的生产效率和测量精度。此外，该发明还为现场校准提供了便利，有助于提高采样示波器的使用性能和可靠性。
本文介绍了一种用于校准采样电路的装置和方法，该方法通过使用具有相似脉冲响应的第二采样电路来校准第一采样电路。
研究背景
· 研究问题：在采样示波器中，由于感兴趣的电信号的带宽通常远大于典型示波器的带宽，因此在示波器上测量这些信号存在困难。采样示波器通过在极短的时间间隔内测量信号并显示结果样本来解决这一问题，但采样电路的脉冲响应难以测量。
· 研究难点：传统的校准过程耗时长，通常需要超过24小时才能完成，这使得在校准过程中需要高昂的时间成本。此外，由于时间基准的漂移和温度变化，以及触发源和两个时间基准引入的“抖动”，校准过程变得复杂且容易出错。
· 文献综述：文章提到了Jan Verspecht和Ken Rush在1994年发表的“Individual Characterization of Broadband Oscilloscopes with a Nose-to-Nose Calibration Procedure”一文，该文详细讨论了使用“鼻对鼻”校准程序对宽带示波器进行个体特征化的方法。
采样电路校准方法与装置
· 校准原理：本发明提供了一种校准第一采样电路与第二采样电路的方法和装置，第二采样电路具有与第一采样电路类似的脉冲响应。第二采样电路包括一个采样保持电路，该电路在第二采样电路的触发脉冲输入信号确定的时间点提供一个指示第二采样电路输入端潜在的输出。装置包括一个触发脉冲生成电路，用于生成一系列触发脉冲对，每个脉冲对包含一个相对于第二个脉冲延迟的首个脉冲。每个脉冲都应用于相应采样电路的触发输入。当由首个脉冲触发时，假设第一采样电路产生一个指示其脉冲响应的踢出脉冲。控制器测量每个延迟时第二采样电路的输出。
· 触发脉冲生成电路：触发脉冲生成电路用于生成一系列触发脉冲对，每个脉冲对包含一个相对于第二个脉冲延迟的首个脉冲。触发脉冲生成电路包括一个可变延迟线，该延迟线由控制器控制，例如步进电机。
· 连接电路：连接电路将首个脉冲应用于第一采样电路的触发输入，将第二个脉冲应用于第二采样电路的触发输入。连接电路包括一个扩展卡，该扩展卡具有一个与接口连接器匹配的第一连接器和一个与模块匹配的第二连接器。第二采样电路是示波器中采样模块的一部分，该模块通过接口连接器与示波器连接。
采样电路的测量方法
· 测量原理：本发明提供了一种测量示波器采样级的脉冲响应的方法，该方法利用一个产生输出脉冲的采样级，当采样级被触发时，该输出脉冲具有与脉冲响应相关的特征。通过测量该输出脉冲，可以确定采样级的脉冲响应。
· 测量过程：将第一采样电路的采样输入连接到第二采样电路的采样输入。向第一采样电路的触发脉冲输入和第二采样电路的采样触发输入分别应用第一个和第二个触发脉冲。通过改变第一个和第二个触发脉冲之间的相对延迟，反复测量采样保持电路的输出。
校准装置的实施方式
· 触发脉冲生成电路：触发脉冲生成电路包括一个可变延迟线，该延迟线由控制器控制，例如步进电机。可变延迟线可以是手动可调的机械延迟线或由执行器（如步进电机）驱动的滑动延迟线。
· 连接电路：连接电路包括一个扩展设备，该设备具有与模块接口连接器匹配的第一连接器和与示波器连接器匹配的第二连接器。第二采样电路是示波器中采样模块的一部分，该模块通过接口连接器与示波器连接。
总体结论
· 创新点：本发明提供了一种改进的采样示波器采样级校准方法和装置，通过使用可变延迟线和采样保持电路，显著减少了校准时间，使得在制造过程中可以测量每个采样模块的脉冲响应时间。
· 实用性：该发明的校准装置和方法能够有效地测量采样电路的复杂频率响应，适用于需要高精度时间测量的场合，如高速信号的测量和分析。
· 应用前景：由于校准时间的大幅缩短，该发明使得在生产过程中对每个采样单元进行校准成为可能，从而提高了采样示波器的生产效率和测量精度。此外，该发明还为现场校准提供了便利，有助于提高采样示波器的使用性能和可靠性。
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