高速示波器時延校準(zhǔn)實操：單邊單信號法從準(zhǔn)備到驗證的全步驟指南

一、校準(zhǔn)核心原理：單邊單信號的時延補償邏輯

單邊單信號校準(zhǔn)通過單一參考信號（如示波器內(nèi)置校準(zhǔn)信號、外部階躍信號）測量通道固有時延，核心解決三類誤差：

物理時延：探頭線纜（如 1m 50Ω 同軸電纜時延約 5ns）、放大器電路引入的固定傳輸差；

寄生參數(shù)時延：探頭接觸電容（典型值 2-10pF）導(dǎo)致的信號沿延遲；

觸發(fā)偏移：示波器內(nèi)部觸發(fā)電路與采集通道的時間不同步。

校準(zhǔn)目標(biāo)為：單通道時延誤差≤1ps（10GHz 以上信號），觸發(fā)與采集的時間差趨近于 0，確保高速信號（如 PCIe 5.0 32Gbps）的時序測量精度。

二、全流程實操：從準(zhǔn)備到驗證的五步法

（一）準(zhǔn)備階段：工具與環(huán)境規(guī)范

（二）信號連接：單端校準(zhǔn)的關(guān)鍵鏈路

內(nèi)置信號校準(zhǔn)（最常用）：

探頭探針接示波器 “CAL” 輸出端，接地針直接連接校準(zhǔn)信號地端（避免使用長接地夾）；

通道設(shè)置：DC 耦合，垂直刻度調(diào)至信號占滿 80% 屏幕高度，時基顯示 2-3 個信號周期（如 1kHz 信號設(shè) 500μs/div）。

外部信號校準(zhǔn)（高頻場景）：

外部階躍源輸出接 50Ω 功分器，一路接示波器 CH1（校準(zhǔn)通道），另一路接負載（匹配終端）；

電纜長度嚴格一致（誤差≤1mm），避免引入額外時延差。

（三）自動校準(zhǔn)：主流示波器的操作范式

以泰克 DPO73304SX 和羅德與施瓦茨 RTP 為例：

泰克示波器：

按 “Probe” 鍵→選中目標(biāo)通道→進入 “Probe Setup”→選擇 “Delay Calibration”；

點擊 “Auto Cal”，示波器自動測量信號 50% 閾值點與內(nèi)部觸發(fā)的時差，存儲補償值（顯示 “Calibrated Delay: XX ps”）。

羅德與施瓦茨示波器：

進入 “Measure”→“Time”→“Delay”，設(shè)置觸發(fā)源為校準(zhǔn)通道；

啟用 “Statistics” 功能，記錄 1000 個樣本的時延均值，自動寫入補償參數(shù)。

（四）手動校準(zhǔn)：無自動功能時的補償方法

基線校準(zhǔn)：將探頭探針直接接地，記錄觸發(fā)基線（時間零點）；

時延測量：接入校準(zhǔn)信號，用光標(biāo)標(biāo)記上升沿 50% 閾值點，讀取與零點的偏差（如 120ps）；

補償輸入：進入 “Vertical”→“Deskew”，手動輸入時延值（+120ps），完成偏移修正。

（五）精度驗證：三重驗證法

時間間隔驗證：測量 100MHz 標(biāo)準(zhǔn)信號周期，誤差需≤5ps（如理想 10ns，實測 9.997-10.003ns）；

觸發(fā)同步驗證：對比校準(zhǔn)信號的觸發(fā)時刻與波形顯示起點，偏移量≤1ps；

高頻相位驗證：對 10GHz 正弦信號，測量輸入與校準(zhǔn)通道的相位差，換算時延誤差≤2.8ps（對應(yīng) 0.1° 相位差）。

三、設(shè)備適配與場景化方案

（一）按示波器帶寬分類

（二）常見問題與解決方案

四、關(guān)鍵注意事項

探頭適配：有源探頭需單獨校準(zhǔn)（每支探頭的時延特性不同），無源探頭需補償線纜容性時延；

校準(zhǔn)周期：每次更換探頭、調(diào)整電纜長度或環(huán)境溫度變化超 10℃時必須重校；

高頻禁忌：10GHz 以上信號禁止使用長接地夾（接地電感會引入≥20ps 時延誤差），需用彈簧接地針。

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