数字示波器垂直灵敏度自校正方法技术

本发明专利技术公开了一种数字示波器垂直灵敏度自校正方法，将偏置电压作为内部校正源，分别对偏置电压进行下调和上调，求得两次偏置电压时的采集数据的平均值的相对距离，然后计算相对距离的标准值，比较相对距离和相对距离标准值，计算得到增益调节值，对增益调节器件进行调节，重新设置偏置电压并采集数据，计算相对距离，直到相对距离在标准值误差范围以内则当前通道下该垂直灵敏度的校正结束。本发明专利技术通过两次设置偏置电压时的采集数据的平均值，计算其相对距离，从而计算增益的调节量来进行增益的调节，实现数字示波器垂直灵敏度自校正，从而节约人力资源，不存在人为因素，提高校正精度，提高校正效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字示波器校正
，更为具体地讲，涉及一种数字示波器垂直灵敏度自校正方法。
技术介绍
对于数字示波器，传统的垂直灵敏度校正方法是手动校正，在通道耦合方式为交流耦合条件下，输入一个1kHz的方波信号，在每个垂直灵敏度下根据当前的垂直灵敏度(YID)设置输入方波信号的幅度值Vpp＝YID*6，即使输入信号的幅度在当前垂直灵敏度下占波形显示区垂直方向6格(div)。通过肉眼判断输入信号幅度是否在波形显示区垂直方向占6div，否则调整增益使输入信号的幅度达到要求。每个通道下的每个垂直灵敏度都需要按照上述的方法依次重复校正。传统校正方法的劣势包括以下五个方面：①使用环境的湿度、温度改变时，影响元器件的精度，导致增益误差不达标，此时得重新手动校正；②手动校正时需要输入不同幅度值的方波信号，当用户设备不齐全，无信号源时，导致校正无法实施；③手动校正的依据是观测输入信号的幅度是否有6div，那么要求输入信号幅值的精度尽可能高，即要求信号源精度高，以减小信号源精度对垂直灵敏度校正精度的影响；④手动校正是人为观测判断，误差大，精度低，且耗时长，复杂程度高；⑤即使采用自动输出不同幅值的方波信号并自动采集判断信号是否达到目标值的半自动校正方法，其精度略高于手动校正，但是自动改变输出波形，需要额外的设备来支撑，进一步要求了用户的设备齐全性，局限了此功能的使用条件。可以看出，传统校正方法要求额外设备支撑，易受人为因素影响，精度低，而且过程复杂，费时又费力，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数字示波器垂直灵敏度自校正方法，以偏置电压为内部校正源，通过两次偏置电压的相对量来计算增益调节量来进行垂直灵敏度调节，以实现数字示波器垂直灵敏度自校正。为实现上述专利技术目的，本专利技术数字示波器垂直灵敏度自校正方法包括以下步骤：S1：初始化示波器，设置数字示波器需要校正的通道，设置通道的耦合方式为直流耦合、触发耦合方式为直流耦合、采集方式为平均采样，垂直灵敏度为垂直灵敏度范围中的最大值；S2：设置偏置电压Voffset1＝-K1*YID，其中YID表示当前的垂直灵敏度，K1表示预设的正常数，K1的取值范围为0＜K1＜D/2，D表示波形显示区垂直方向的div数；计算得到当前采集数据量化值的平均值Vad1；S3：再次设置偏置电压Voffset2＝K2*YID，K2表示预设的正常数，K2的取值范围为0＜K2＜D/2；计算得到当前采集数据量化值的平均值Vad2；S4：计算两次设置偏置电压时采集数据的平均值的相对距离ΔV＝Vad2-Vad1；S5：计算相对距离标准值ΔVst＝(K1+K2)*YdotsPerDiv，其中YdotsPerDiv表示波形显示区垂直方向中每个div所代表的量化值个数；S6：如果ΔV∈[ΔVst-δ,ΔVst+δ]，当前垂直灵敏度的校正结束，进入步骤S8，否则进入步骤S7；S7：计算增益调节值Amplifier：Amplifier＝20lg(ΔVst/ΔV)根据增益调节值Amplifier计算增益调节器件的调节量，如果存在调节量，则对增益调节器件进行调节，返回步骤S2，如果增益调节器件不存在调节量，进入步骤S8；S8：如果所有垂直灵敏度都校正结束，该通道校正结束，否则切换至下一垂直灵敏度，返回步骤S2。本专利技术数字示波器垂直灵敏度自校正方法，将偏置电压作为内部校正源，分别对偏置电压进行下调和上调，求得两次偏置电压时的采集数据的平均值的相对距离，然后计算相对距离的标准值，比较相对距离和相对距离标准值，计
算得到增益调节值，对增益调节器件进行调节，重新设置偏置电压并采集数据，计算相对距离，直到相对距离在标准值误差范围以内则当前通道下该垂直灵敏度的校正结束。本专利技术通过两次设置偏置电压时的采集数据的平均值，计算其相对距离，从而计算增益的调节量来进行增益的调节，实现数字示波器垂直灵敏度自校正，从而节约人力资源，不存在人为因素，提高校正精度，提高校正效率。附图说明图1是数字示波器中模拟通道垂直调理模块结构示例图；图2是本专利技术数字示波器垂直灵敏度自校正方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。为了更好地说明本专利技术的技术方案，首先对数字示波器垂直灵敏度自校正以举例形式进行简单介绍。数字示波器的垂直灵敏度就是指垂直方向上单位显示长度(一格)所代表的电压值(V/div)，垂直灵敏度自校正实质是对通道中增益进行校正，使被测信号读出的幅度值的精度达到技术指标要求。数字示波器在不同垂直灵敏度下的增益有所不同，而所需的增益是由多个模块共同完成的。表1是数字示波器各个档位所需增益的示例。垂直灵敏度满屏时输入的信号ADC输入电压所需增益1mV/div10mVPP500mVPP34dB5mV/div50mVPP500mVPP20dB50mV/div500mVPP500mVPP0dB100mV/div1VPP500mVPP-6dB5V/div50VPP500mVPP-40dB表1模拟通道垂直调理模块是数字示波器的主要模块之一，其具体结构根据数字示波器的设计不同而有所不同。图1是数字示波器中模拟通道垂直调理模块
结构示例图。如图1所示，数字示波器中模拟通道垂直调理模块包括粗衰减/直通网络1、阻抗变换网络2、数字步进衰减器(DSA，Digital Step Attenuator)3、固定增益运放4、ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)驱动器5、ADC6。粗衰减/直通网络1根据硬件设计的不同，在直通档位下不进行任何处理，在衰减档位则根据不同的阻抗条件衰减固定的倍数。数字步进衰减器3是可控增益衰减器，可以实现信号幅度的连续调节，保证信号幅度的精确性。固定增益运放4实现增益固定放大功能。通过数字步进衰减器3和固定增益运放4的级联，构成增益调节网络来实现可变增益放大。为了保证所有垂直灵敏度下的增益都满足ADC对输入信号电平的要求，数字步进衰减器3的最大衰减量、固定增益运放4的增益以及ADC6内部提供的增益必须合理匹配。因此本实施例中增益调节器件为数字步进衰减器和ADC，增益调节量即为数字步进衰减器的衰减量和ADC的内部增益。在实际应用中，可以根据数字示波器的具体结构来选择增益调节器件，可以选择一个单独调节，也可以选择多个进行组合调节。在每个垂直灵敏度下，模拟通道垂直调理模块是直通、衰减还是放大增益，在硬件设计完成时已经固定，且增益值也固定完成，在切换垂直灵敏度时这些工作就同时完成了。垂直灵敏度校正只是需要微调增益使幅度测量误差达到技术指标即可。本专利技术在垂直灵敏度自校正时没有采用外部输入信号，利用偏置电压作为内部校正源，通过算法实现增益自校正，使幅度测量误差达到技术指标，且垂直灵敏度自校正不依赖于外部设备。图2是本专利技术数字示波器垂直灵敏度自校正方法的流程图。如图2所示，本专利技术数字示波器垂直灵敏度自校正方法包括以下步骤：S201：初始化数字示波器：设置数字示波器需要校正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字示波器垂直灵敏度自校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：初始化示波器，设置数字示波器需要校正的通道，设置通道的耦合方式为直流耦合、触发耦合方式为直流耦合、采集方式为平均采样，垂直灵敏度为垂直灵敏度范围中的最大值；S2：设置偏置电压Voffset1＝‑K1*YID，其中YID表示当前的垂直灵敏度，K1表示预设的正常数，K1的取值范围为0＜K1＜D/2，D表示波形显示区垂直方向的格(div)数；计算得到当前采集数据量化值的平均值Vad1；S3：再次设置偏置电压Voffset2＝K2*YID，K2的取值范围为0＜K2＜D/2；计算得到当前采集数据量化值的平均值Vad2；S4：计算两次设置偏置电压时采集数据的平均值的相对距离ΔV＝Vad2‑Vad1；S5：计算相对距离标准值ΔVst＝(K1+K2)*YdotsPerDiv，其中YdotsPerDiv表示波形显示区垂直方向中每个div所代表的量化值个数；S6：如果ΔV∈[ΔVst‑δ,ΔVst+δ]，该垂直灵敏度校正结束，进入步骤S8，否则进入步骤S7；S7：计算增益调节值Amplifier：Amplifier＝20lg(ΔVst/ΔV)根据增益调节值Amplifier计算增益调节器件的调节量，如果存在调节量，则对增益调节器件进行调节，返回步骤S2，如果增益调节器件不存在调节量，进入步骤S8；S8：如果所有垂直灵敏度都校正结束，该通道校正结束，否则切换至下一垂直灵敏度，返回步骤S2。...

【技术特征摘要】
1.一种数字示波器垂直灵敏度自校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：初始化示波器，设置数字示波器需要校正的通道，设置通道的耦合方式为直流耦合、触发耦合方式为直流耦合、采集方式为平均采样，垂直灵敏度为垂直灵敏度范围中的最大值；S2：设置偏置电压Voffset1＝-K1*YID，其中YID表示当前的垂直灵敏度，K1表示预设的正常数，K1的取值范围为0＜K1＜D/2，D表示波形显示区垂直方向的格(div)数；计算得到当前采集数据量化值的平均值Vad1；S3：再次设置偏置电压Voffset2＝K2*YID，K2的取值范围为0＜K2＜D/2；计算得到当前采集数据量化值的平均值Vad2；S4：计算两次设置偏置电压时采集数据的平均值的相对距离ΔV＝Vad2-Vad1；S5：计算相对距离标准值ΔVst＝(K1+K2)*YdotsPerDiv，其中YdotsPerDiv表示波形显示区垂直方向中每个div所代表的量化值个数；S6：如果ΔV∈[ΔVst-δ,ΔVst+δ]，该垂直灵敏度校正结束，进入步骤S8，否则进入步骤S7；S7：计算增益调节值Amplifier：Amplifier＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾浩，赵佳，邱渡裕，杨扩军，张沁川，赵勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51