使用高速數位化儀進行差動量測
概觀
內容
量測校準
準確的差動量測需要經過校準的量測系統。在進行差動量測之前,請先執行下列作業來校準您的 NI 示波器。
就大多數自動化測試系統中涉及同軸配線或測試設備的差動量測而言,必須校準測試環境和測試配線所產生的增益與偏移錯誤。在這些情況下,請使用下列方法校準示波器以進行差動量測:
- 硬體自動校準 (內部校準)
- 增益與偏移校準
針對使用衰減探針的差動量測作業,請使用下列方法校準示波器:
- 硬體自動校準 (內部校準)
- 探針補償
- 增益與偏移校準
硬體自動校準
準確度會隨著時間與溫度而波動,因此,所有精確儀器都會受到量測漂移。自我校準可讓您的 NI 示波器透過儲存在內建 EEPROM 中的校準常數集,進行此漂移的特性分析。示波器會使用這些校準常數自動補償量測漂移,並且回傳高準確度的校準資料。
NI 建議定期執行自我校準,以更新校準常數,並確保最理想的量測準確度。只要在 NI-SCOPE 中呼叫 Cal Self Calibrate,或是在 NI-SCOPE 軟體人機介面 (SFP) 中選擇「公用程式」(Utility) >>「自我校準」(Self-Calibration),即可執行自我校準。呼叫之後,不需使用者介入即可執行自我校準。請參閱您的示波器規格文件,了解建議的自我校準間隔。
相較於自我校準,外部校準的執行頻率較低,且需要精確的外部電壓來源,例如高準確度的示波器校準器。由於精確電壓來源與校準設備不僅昂貴,所以通常會由度量衡實驗室或 NI 執行外部校準。請參閱您的示波器規格文件,了解建議的外部校準間隔。
下圖說明 NI 示波器的自動校準程式設計流程。
圖 1：校準的編碼流包含開啟硬體工作階段、校準示波器,以及關閉儀器工作階段。
增益與偏移校準
差動量測需要在 2 組測試引線之間匹配增益與偏移。您可以使用下列方法自動化測試潛在測試的校準作業:
1.將兩個探針或 BNC 連接線連接至 PFI 1 的探針補償訊號,如下圖所示。
圖 2：若要補償 2 個輸入通道的差動量測作業,則需要多個 BNC 轉接器才能執行。
2.執行探針校準 VI (可於 ni.com 下載)。探針校準 VI 會回傳必要的校準常數,以針對通道 0 進行增益與偏移調整。您也可以手動調整 NI-SCOPE 中的陣列增益與陣列偏移設定,將通道 0 與通道 1 最佳比對,如下方所述。
注意：探針校準 VI 會回傳通道 0 的增益與偏移校準資料,以最符合通道 1 的訊號。在執行校準常式之前,請務必將兩個通道連接至相同訊號。
您可以使用下列方法手動校準 2 組測試負載之間的增益與偏移差:
- 在數位示波器的 2 個通道上,以 PFI 1 所產生的探針補償訊號為例,進行相同的訊號取樣。
- 直接使用通道 0 和通道 1 上的 NI-SCOPE 進行電壓直方圖標準差 (VHSD) 量測,計算所需的增益調整。
- 將增益調整套用至所需通道的陣列增益屬性/屬性。
- 在通道 0 與通道 1 上直接使用 NI-SCOPE 的電壓平均 (VA) 量測,計算所需的偏移調整。
- 將偏移調整套用至所需通道的陣列偏移屬性/屬性。
舉例來說,通道 0 的增益調整等於 (VHSD 通道 1)/(VHSD 通道 0)。套用適當的增益調整後,通道 0 的偏移調整等於 (VA 通道 1) - (VA 通道 0)。
進行差動量測
NI-SCOPE 讓您相對輕鬆地進行差動量測。NI-SCOPE 包含可快速傳回差動量測結果的量測函式。
注意：請注意,在進行差動量測之前,必須先校準高速示波器硬體 (請參閱上方的「量測校準」章節)。
若要針對差動量測設定高速示波器,請設定 有效通道與 其他通道屬性/屬性。接著,請使用陣列量測組合呼叫 NI-SCOPE Fetch Array Measurement 函式,以利扣除通道,接著直接檢索差動量測值。
注意：使用 NI 5112 量測具有個別元件遠低於 20 MHz 的差動訊號時,NI 建議您啟動頻寬限制濾波器,以抑制訊號可能出現的高頻率雜訊。
限制
使用上述方法進行差動量測時,請務必記住下列限制。
無差動觸發
高速示波器只能由其中一個通道 (單端點類比訊號或數位脈衝) 觸發。因此,示波器無法觸發真正的差動準位。
垂直範圍設定
垂直範圍設定不當,可能會造成無效的差動量測。在類比至數位 (A/D) 轉換作業之後,將會對所取得的資料進行通道減去,因此,如果任一通道的訊號超過其垂直範圍,資料將不完整,且處理作業將造成無效結果。確認您在示波器的每個通道所取得的訊號,不會超過該通道的垂直範圍設定。因此,您可以根據差動訊號的各個元件來設定輸入通道的垂直範圍,而不是根據差動結果來設定。