我們深知精度是測(cè)量設(shè)備的靈魂，是一切測(cè)量的前提。“高精度”在很多場(chǎng)景中被提及，它其實(shí)是一個(gè)模糊的概念，本文將從研發(fā)測(cè)試角度，為大家分析“設(shè)備精度”。

從廣義上講，“高精度”著重關(guān)注兩個(gè)方面：測(cè)量分辨率和測(cè)量準(zhǔn)確度。以ZLG致遠(yuǎn)電子ZDL6000示波記錄儀的模擬電壓測(cè)量板卡為例，相關(guān)信息見(jiàn)下表。

測(cè)量分辨率

分辨率決定了測(cè)量設(shè)備對(duì)模擬信號(hào)的“分辨能力”——我們用分辨率來(lái)量化刻度。在8bit分辨率下，刻度的數(shù)量為28即256個(gè)，最小的測(cè)量刻度為當(dāng)前量程的1/256。16通道卡（DQM-16250）的分辨率為16bit，最小的測(cè)量刻度為當(dāng)前量程的1/65536。實(shí)際上，分辨率可以更高，但基于實(shí)際需求與生產(chǎn)環(huán)境綜合考慮，選擇一個(gè)合適的值才是妥當(dāng)?shù)摹?

16通道卡測(cè)量電壓時(shí)，在滿量程為50V時(shí)（即5V/div），16通道卡能分辨的模擬信號(hào)的最小變化值為50 V /65536（約0.76mV）。

但是，有了足夠的分辨率就夠了嗎？如果兩臺(tái)分辨率高低不同的電壓測(cè)量設(shè)備，同時(shí)對(duì)5V的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，示值分別5.22222222V和4.9V，哪一個(gè)更準(zhǔn)呢？

分辨率是高精度的必要條件，但不是充分條件。換句話說(shuō)，分辨率是高精度的要素，但無(wú)法決定精度。

測(cè)量準(zhǔn)確度

測(cè)量準(zhǔn)確度即狹義上講的精度，這里以16通道卡的垂直軸直流精度為例：

ZDL6000檔位數(shù)：目前固定為10個(gè)DIV

滿量程 = 電壓垂直檔位 * 檔位數(shù)

滿量程誤差值 = ±(電壓垂直檔位 * 檔位數(shù) * 0.05%) = ±(滿量程 * 0.05%)

例如，當(dāng)前電壓垂直檔位為2V，滿量程為20V，誤差值為±(20V * 0.05%)即±0.01V。那么當(dāng)測(cè)量值與真實(shí)值差距在0.01V之內(nèi)時(shí)，便可認(rèn)為是符合精度要求的。

校準(zhǔn)系數(shù)

在生產(chǎn)環(huán)境中，影響到設(shè)備測(cè)量精度的因素非常多，如設(shè)備是否預(yù)熱、外部接線環(huán)境、電磁干擾、室溫等等。即便在外部條件滿足測(cè)量要求時(shí)，對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理到最終得到實(shí)際測(cè)量值的過(guò)程中存在著大量的元器件，這些元器件的精度誤差也會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。為了解決這些問(wèn)題，我們使用校準(zhǔn)系數(shù)對(duì)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下設(shè)備出現(xiàn)的固定的測(cè)量誤差進(jìn)行糾偏。

校準(zhǔn)系數(shù)在校準(zhǔn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)計(jì)算得來(lái)，將被干擾的信號(hào)重新糾正到盡可能的接近真實(shí)值。“校準(zhǔn)系數(shù)”亦作“校正系數(shù)”。

校準(zhǔn)系數(shù)有些情況下會(huì)寫(xiě)在設(shè)備或板卡內(nèi)存中，有些則體現(xiàn)為可調(diào)電阻、可調(diào)電容的調(diào)試結(jié)果；雖載體不同，但作用是相同的。

校準(zhǔn)

在致遠(yuǎn)電子生產(chǎn)校準(zhǔn)管理系統(tǒng)的管理流程下，設(shè)備從生產(chǎn)、組裝到出貨過(guò)程中必須且至少完成生產(chǎn)測(cè)試、校準(zhǔn)兩個(gè)關(guān)鍵流程。簡(jiǎn)要的說(shuō)，生產(chǎn)測(cè)試流程驗(yàn)證了設(shè)備的基本功能是否運(yùn)行正常；校準(zhǔn)流程則需要在特定環(huán)境下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證并計(jì)算校準(zhǔn)系數(shù)，以保證測(cè)量精度。

在設(shè)備的校準(zhǔn)過(guò)程中涉及的所有參考物質(zhì)——如FLUKE系列校準(zhǔn)源、示波器、萬(wàn)用表等——必須經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)或第三方標(biāo)定，且僅限在校準(zhǔn)（標(biāo)定）有效限期內(nèi)使用。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行周密的校準(zhǔn)流程，以保證設(shè)備精度的溯源性。

總結(jié)

作為測(cè)量?jī)x器制造行業(yè)，儀器的精度是生存之本，是前進(jìn)之帆，更應(yīng)是我們力求精進(jìn)的目標(biāo)。助力中國(guó)半導(dǎo)體與芯片發(fā)展，助力中國(guó)科技崛起。