TSZMS00112025实时数字示波器校准规范

ICSCCSA T/SZMS0011—CalibrationSpecificationforReal-timeDigital 深圳市计量测试学 发T/SZMS0011— 附录A（资料性)原始记录内页格 附录B（资料性)校准证书内页格 T/SZMS0011—附录C（资料性)主要项目校准不确定度评定示 附录D（资料性)反卷积运 附录E（资料性)正弦波形序列的最小二乘拟合算 T/SZMST/SZMS0011—T/SZMST/SZMS0011— 《标准化工作导则第JJF1057数字存储示波器校准规范（CalibrationSpecificationforDigitalStorageOscilloscope）GJB7691数字示波器检定规程（Verificationregulationfordigitaloscilloscope）IEEEStd1057IEEEStandardforDigitizingWaveformRecorders动态有效位数EffectiveNumberof垂直偏转系数：1mV/div～10V/div；范围：-200V～200T/SZMST/SZMS0011—T/SZMST/SZMS0011—范围：≥4.0范围：≤20%（<3GHz），≤30%（≥3范围：10μV～68范围：20:1～4000:1(26dB～7210MHz，100范围：≤12范围：≤400方波校准信号频率：10Hz～5MHz，最大允许误差：±(1×10-3～1×10-6)；方波校准信号幅度：20mV～5V，最大允许误差：±(0.5%～2%)；DC校准信号幅度：±(5mV～5V)范围：内触发灵敏度（边沿触发）：0.1div～1div；外触发灵敏度（边沿触发）：50mV～800mV；范围：-40dB～-10dB10MHz～80-30dB～-7dB(80GHz～110范围：≥10垂直挡位范围：1mV/div～10V/div；范围：≤4Gpts环境温度：(23±5；相对湿度：≤80%；)50Ω，±(1mV～5V)，最大允许误差：±(0.025%+25μV/Ux)；1MΩ，±(1mV～200V)，最大允许误差：±(0.025%+25μV/Ux)；50Ω，(1mV～5V)，最大允许误差：±(0.1%+10μV/Ux)；1MΩ，(1mV～200V)，最大允许误差：±(0.1%+10μV/Ux)；50kHz～6.4GHz5mV～5V(50±(1.5%～5%)；500mV(50)；上升时间：25ps，最大允许误差：±3ps；过冲：≤5%；标信号发生器、电阻测量仪、LCR测试仪等设备。相位噪声：≤-110dBc/Hz，（@offset10kHz1GHz～10GHz）；输出电平：-50dBm～13dBm；范围：DC～110GHz；%(直流电压测量：±(1mV～10V)，最大允许误差：±0.001%；交流电压测量：10mV～10V，最大允许误差：±0.01%；电阻测量：40Ω～1.2MΩ，最大允许误差：±0.1%；上升时间：4ps频率范围：10MHz～1101AA.1中。按图1连接仪器，调用被校示波器出厂默认设置，选定测量通道，设置为50Ω、DC耦合、内触Ur，记下测得值；GUrUV

𝐺=

Δ𝐺=𝐺−𝐺0× ΔGGG0G0=1U+4divUr+，记下测得值；𝐺t

GUr+V；Ur-——负直流电压信号幅度测得值，V；U+——正直流电压信号幅度输出值，V；U-——负直流电压信号幅度输出值，V。AA.3；Δ𝐷t𝐷r− ΔDDrD0V设置被校示波器直流偏置为所选偏置范围内负向最大值（可直接设置极性反转），设置直流偏置为0DrΔ𝐷=43（一4（二3方案时，保持输出幅度（80%屏幕幅度）4方案时，调节信号发生器输出电压，保持功率计监测的幅度（对应约80%屏幕幅度）不变；设置信号发生器的输出频率为被校示波器频率上限值（带宽标称值），调节示波器触发电平和水平时基挡位，在屏幕上稳定显示约5Ur（Pr）；

=20𝑙𝑔

或𝐴BW=𝑃r− U0（50kHz1MHz）Ur（带宽标称值）P0（50kHz1MHz）Pr（带宽标称值）ABW(或上升)的分贝数，dB450Ω50kHz1MHz)，P0）；Ui（Pi）；AA.4.2；输入阶跃脉冲幅度居中覆盖约80%屏幕范围，调节示波器水平偏转系数及触发电平，使信号稳定显示6所示的脉冲波形；63倍，直接记录测得的上升时间，否则按式（7）AA.5：

𝑡rs𝑡t−𝑡t− tro

trps1.5880%6所示𝑆=𝑏× AbSb9AA.7；书规定的频率值，信号幅度置合适值，使显示波形占屏幕的80%左右。用示波器的自动测量功能测量UaPa；10UbPb。

𝐼=

或𝐼=20𝑙𝑜𝑔(𝑈𝑎)或𝐼=𝑃𝑎− IUaUb（被干扰通道）PaPb（被干扰通道）信号功率测得值，dBm11考时钟信号输出频率的相对偏差δf，AA.9。

𝛿=

δf f0Hz1212v0为最高，采样间隔τ=1/v0。设n≥1000，关闭平均功能和插值功能。 v0nNn个数据中所含信号整周期个数；这里，Nn不能有公因子。信号周期的）xi(i=0,…,n-1)E所述的最小二乘法求出最佳拟合正弦信号： a(i)E𝑛∑𝑛∑𝑥−𝑎(𝑖)𝑁𝐴𝐷 NADnxi（2个以上信号周期的）xi(i=0,…,n-a(i)V

𝐸𝑁𝑂𝐵=

ENOBNADFSRV

𝐸𝑁𝑂𝐵=𝑆𝐼𝑁𝐴𝐷−10log101.5−20log10

2 ENOBSINADArmsFSRV7.10.1xi(i=0n-1)，为避免频谱泄露采集波形应为整数个波形𝑦=𝑥−1∑

𝑦𝑖——i𝑥𝑖——in——

11∑𝐴𝑟𝑚𝑠——𝑦𝑖——in——𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙——𝐴𝑟𝑚𝑠——

𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=

−𝑌𝑘=𝑛∑𝑦𝑖·

𝑛 𝑘=0,1,…,𝑛− 𝑦𝑖——in——𝑘𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙𝑃𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙

𝑘=𝑘𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙

𝑌𝑘 𝑃𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙——𝑘𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙——

𝑃𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙——𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙——总功率，dB

10𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙−2～3个周期的波形；观察屏幕上的波形取样点，统计出一个周期（频率f的倒数）P（2PN；按式（22）rsaAA.11。𝑟sat𝑓 𝑟sat

rsa—— PN——N13连接仪器，调用被校示波器出厂默认设置，将被校示波器的校准信号（f）输出f0，按式（23）计算被校示波器校准信号频率的相对误差δfAA.12.1。δf Hz

𝛿=

Uh；Ul；

=𝑈−（𝑈h−𝑈l）× δUUUhUlVAA.12.3。𝛿=𝑈−2𝑈i× δUUUi（有效值），V𝛿=𝑈𝑑−𝑈d0× δdUdUd0V16𝛿=𝑅𝑖−𝑅0× R——输入阻抗相对误差；R0Ω；RiΩ波器选定的测量通道，一路接入被校示波器的外触发或辅助触发通道（17CHB），将垂直17AA.14.2。1818连接仪器；7.15.1～7.15.3，对被校示波器各通道输入端回波损耗分别进行测量,A19AB50Ω、DC耦合，关闭其他通道，两个测量通道的连接电缆长度应一致；80%；TΔT1T2s

𝑇=

按图1连接仪器，调用被校示波器出厂默认设置，选定测量通道，设置为50Ω、DC耦合、内触80%左右；Um；按式（29）ΔVA𝛿=𝑈𝑚−𝑈0× 𝛿𝑉ΔVUmΔVU0V图20ΔT80%左右；打开被校示波器的ΔT（或后沿）Tm；按式（30）ΔTA𝛿=𝑇𝑚−𝑇0× 𝛿𝑇ΔTTmΔTT0s2～3个周期的波形。K（对L）；𝐿=𝑟sa×𝐾× LrsaKDdiv附录A.1A.2.1直流增益（方法一A.2.2直流增益（方法二A.3A.4.1频带宽度（方法一A.4.2频带宽度（方法二U0Ui=0.707U0A.5A.6A.7A.8A.9A.10A.11A.12.1A.12.2方波校准信号幅度（方法一A.12.3方波校准信号幅度（方法二A.12.4A.13A.14.1内触发灵敏度（边沿触发A.14.2外触发灵敏度（边沿触发A.15A.16A.17ΔV(A.18ΔT(A.19附录B.1B.2.1直流增益（方法一B.2.2直流增益（方法二B.3B.4.1频带宽度（方法一B.4.2频带宽度（方法二U0Ui=0.707U0B.5B.6B.7B.8B.9B.10B.11B.12.1B.12.2方波校准信号幅度（方法一B.12.3方波校准信号幅度（方法二B.12.4B.13B.14.1内触发灵敏度（边沿触发B.14.2外触发灵敏度（边沿触发B.15B.16B.17ΔVB.18ΔTB.19附录𝐺=

GUrU灵敏系数为：𝑐1=𝜕𝐺=1，𝑐2=𝜕𝐺=

b)u2;所示。10299.26mV0.015mV，u1=0.015mV。C.150mV/div400mV0mV，全量程80%左右的方波电平为300mV50Ω±(0.1%+10μV/Ux)，则输出300mV直流电压的误差为±0.31mV，按均匀分布取

，标准不确定度分量为 =0.179mVkUr电平的𝑢1𝑢12+

𝑢c

=𝐷=𝑈𝑥− DUxU0b)u2;所示。10198.66mV0.016mV，u1=0.016mV。C.250Ω阻抗的直流电压最大允许误差为±(0.025%+25μV/Ux)200mV

=0.043mVkUr电平的𝑢1𝑢12+

𝑢c

=0.046𝐹𝑅=𝑃𝑂𝑆𝐶𝑖−𝑃𝑂𝑆𝐶0+𝑃0− 𝐹𝑅𝑃𝑂𝑆𝐶𝑖fi𝑃𝑂𝑆𝐶01MHz𝑃𝑖fi𝑃01MHz10C.3.1所示。10次测量的幅度平均值为-7.98dBm，按贝塞尔公式计算单次测量结0.039dBu1=0.039dB。C.3.180GHzdBmdBu2=0.033dB。C.3.21MHz80GHzA10C.3.3所示。10次测量的幅度平均值为-5.97dBm，按贝塞尔公式计算单次测量结果0.014dBu3=0.014dB。C.3.380GHzu4=0.013dB。C.3.41MHzB0.20dB（k=2）400mV0mV300mV150mV mV，则电压测量误差为±4.5mV，按均匀分布取 ，引入的标准不确定度分量为2.598mV。则

t3.674mVt.598t+t.598t+k1MHz𝑢1t+𝑢1t+𝑢tt+𝑢3t+𝑢4t+𝑢5t+

t0.156

𝑡𝑟t 𝑡𝑟𝑡𝑟𝑐C.4所示。105.41ps，按贝塞尔公式计算单次测量结果标准偏差为C.3.1u2=1.0/2=0.5ps。依据被测数字示波器指标手册，时间间隔测量误差为±(0.3ps+时间间隔读数×2.5×10-8)，其中已包

=0.173ps

5.196mV。将幅度测量误差引入的标准不确定度分量转换为为对时间间隔测量300mV5.4ps比例计算，当幅度测量误差引入的标准不确定度分量为5.47mVu4=5.196mV×5.4ps/300mV=0.094psk𝑢1𝑢12+𝑢22+𝑢32+

𝑢c

=0.5410所示，频率计（外参考接铷钟）直接测量示波器的参𝑓=𝑓0+Δ𝑓1+Δ𝑓2+Δ𝑓3+ 𝑓𝑓0Δ𝑓1Δ𝑓2Δ𝑓3——频率计数器分辨力引入的误差；Δ𝑓4——数据修约引入的误差；u2r;c)u3r;d)u4r;C.5

k𝑢1r𝑢1rt+𝑢trt+𝑢3rt+

𝑢cr

Δ𝑅=𝑅− Δ𝑅𝑅𝑅0结果如表C.6所示。1051.18Ω，按贝塞尔公式计算单次测量结果标准偏差0.012Ωu1=0.012Ω。C.6根据示波器校准仪说明书，50Ω阻抗测量最大允许误差为±0.1%50Ω0.05

=0.0289Ωk𝑢1𝑢12+

𝑢c

=附录𝑓ℎ(𝑡)=𝑓𝑚𝑡1 fh(t)————示波器系统传递函数，V；fm(t)fm(t)，调整方法如下：𝑓

=𝑓𝑚𝑡2−𝑓𝑚𝑡1·

+𝑓𝑚𝑡1𝑡2−𝑓𝑚𝑡2

𝑚

𝑡2−

𝑡2−t2————t1t1，s；tx————t1t1t2的时刻值，s；fm(t1)————t1时刻示波器测量的波形幅值数据，V；fm(t2)————t2时刻示波器测量的波形幅值数据，V；TmTsfm(t)，调整方法如下：Ts>Tmfm(t)做补零处理或补噪声处理。As(ω)和相频响应φs(ω)、fm(t)Am(ω)和相频响应φm(ω)。Ah(ω)和相频响应φh(ω)，做快速反傅里叶变换（IFFT）运算，得到示波器fh(t)。附录y(t)Acos(t)Bsin(t)y(t)Ccos(t)y(ti)Acos(i)Bsin(i)y(ti)Ccos(i)y(t)Acos(t)Bsin(t)

[yAcos(t)Bsin(t)

i

y0

y

1 Ψ

.；y

；x .

ˆiˆi

A2A2BarctanB

A A B

A AriyiAcos(ti)Bsin(ti)11i设数据记录序列为包含了一系列在时刻{ti}上采集的正弦信号样本{yi}，(i=0n-1)，信号的角频n n n ；y；y；iiii iii ii

A

；B

；DyAB

y

yy

ANANi ADi i

i

i

i y y BNi i0 ；BDi0 i0

i

i

1

1

1ynyi；ni；n

i

i

iˆiˆi

A2A2B B A A B

A

i i i iii

i i

i

i

i (

ABD)2 (

i

i设正弦数据记录序列中时刻{t0t1tn-1}的采集样本{y0y1yn-1}，可使用迭代过程寻找到Ak、Bk、[yAcos(t)

sin(t)D

i

k

k

cos(t

Atsin(t) tcos(t k k

k1

k k1

k