脈沖信號(hào)在電子技術(shù)、核物理研究等領(lǐng)域有著廣泛而重要的應(yīng)用，脈沖幅度是脈沖信號(hào)最基本的參數(shù)之一，是準(zhǔn)確測(cè)量上升時(shí)間、脈沖寬度等一系列脈沖參數(shù)的先決條件，因此在許多應(yīng)用中需要對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)量。

根據(jù)不同的測(cè)量準(zhǔn)確度要求，脈沖幅度可以采用不同的測(cè)量方法。最方便又直觀的測(cè)量方法是采用示波器測(cè)量。如果需要進(jìn)一步提高測(cè)量準(zhǔn)確度，則可以采用與對(duì)應(yīng)直流電壓進(jìn)行比較的比較法或直接測(cè)量脈沖頂值或底值的高采樣數(shù)表法。但各有局限，因此本文在傳統(tǒng)的脈沖幅度比較法的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的比較法。

1.傳統(tǒng)的脈沖幅度比較法

傳統(tǒng)的脈沖幅度比較法的基本測(cè)量原理為利用專用的脈沖幅度比較儀，分別將脈沖頂部和底部經(jīng)斬波輸出 后，與對(duì)應(yīng)的可調(diào)直流電壓送入高靈敏示波器經(jīng)差分輸入放大后比較，細(xì)調(diào)直流電壓，達(dá)到平衡顯示狀態(tài)，讀 取這時(shí)的直流電壓即為被測(cè)的脈沖頂值或底值，頂值減去底值即得脈沖幅度，其原理框圖見(jiàn)圖 1。

圖 1  脈沖幅度比較法測(cè)量脈沖幅度

該方法的不確定度大小，主要取決于平衡顯示狀態(tài)及準(zhǔn)確判斷、數(shù)字多用表的測(cè)量不確定度和測(cè)量重復(fù)性 等因素，測(cè)量不確定度可以達(dá)到 10-4 量級(jí)，有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。

從原理簡(jiǎn)介中知道被測(cè)脈沖要經(jīng)過(guò)周期斬波輸出，因此適用于對(duì)周期性信號(hào)的幅度測(cè)量。另外，采用機(jī)械 斬波方式，頻率受限，并且高靈敏示波器帶寬較低，一般在 1MHz，因此該方法只適用于周期性的視頻脈沖幅度測(cè)量。硬件結(jié)構(gòu)上，該方法需要脈沖幅度比較儀和高靈敏示波器等專用設(shè)備?；谝陨蟽牲c(diǎn)，應(yīng)用受到較大限制，而且該方法采用模擬電位器調(diào)節(jié)比較儀的輸出，隨著使用次數(shù)的增多，常用測(cè)試點(diǎn)電位器觸點(diǎn)接觸不良， 調(diào)節(jié)不靈敏，影響準(zhǔn)確測(cè)量；斬波輸出開關(guān)頻繁動(dòng)作，使用壽命有限。

2.改進(jìn)的脈沖幅度比較法原理

從傳統(tǒng)方法原理剖析中得知，脈沖幅度能否與對(duì)應(yīng)的直流電壓進(jìn)行比較及準(zhǔn)確的平衡顯示是關(guān)鍵?？紤]到數(shù)字示波器有存儲(chǔ)記憶功能，將被測(cè)波形存儲(chǔ)后顯示在屏幕上，再經(jīng)示波器同一通道輸入直流電壓，可實(shí)現(xiàn)同屏顯示，從而便于比較。為準(zhǔn)確判斷平衡顯示狀態(tài)，利用數(shù)字示波器具有的大幅度直流偏置功能，設(shè)置適當(dāng)?shù)钠?，在高靈敏度下顯示出脈沖頂部或底部，使波形局部放大，從而在高分辨力下顯示平衡狀態(tài)。加之偏置功能本身良好的可調(diào)性和穩(wěn)定性，由此可取代比較儀和高靈敏示波器的功能而實(shí)現(xiàn)脈沖幅測(cè)量，其原理框圖見(jiàn)圖 2。