Auto Test System Compensation by Golden Sample 自動化測試校正之金樣補償, 你真的補對了嗎?

         黃金樣品Golden Sample最近工作常遇到這個名詞，其實生活周遭也常常遇到，任何儀器量測都會有誤差，比方說去魚市場買魚，魚販偷偷調整磅秤，讓原本一公斤的魚秤起來有1.5公斤，你就白花花多付了0.5公斤的錢，所以常常會有一個放一個公秤或你可以拿一個已經知道重量的物品用魚販的磅秤來看看是否準確。

        一樣的道理在射頻元件量測也常常遇到，因為實驗室與工廠的環境差異很大，要精準的校準每一項誤差在工廠端是有難度的，所以常常會準備金樣也就是黃金樣品/Golden Sample提供給工廠進行誤差校準，講白一點Golden Sample 就是在一個已經的環境條件下量測數據的樣品。

       我們量測簡單的功率輸出為例，一個金樣實際的樣品輸出為10dBm/10mW與樣品7dBm/5.0mW，第一個方式用熟悉的dBm補償方式，第二個是用mW的補償方式，可以看到用相同的數據，但量測dBm與mW的Offset會得到不同的結果。

       在討論這個問題前我們先看看一個天秤磅秤的誤差補償，量測時候樣品有個1kg的托盤，Golden Sample為1kg，磅秤的內部參考重量是正確的，所以一開始會量測到2kg，我們可以得到補償值Offset 為1kg。

        現在我們放上一個2kg的物體量測，量測到的原始資料為3kg，這時候透過剛剛Golden Sample得到補償值Offset -1kg可以得到樣品實際重量為2kg。

        好像沒什麼問題對吧! 是的真的沒什麼問題。

        讓我們看另外一個誤差來自磅秤內部參考的誤差，就是你去買魚覺得這條魚沒這麼重，但魚販拿出一個號稱1kg的魚但實際只有0.5kg的魚量給你看道理是一樣的。

       為了簡化我們假設沒有托盤重量，這時候你拿黃金樣品1kg去量測會量測到2kg....，所以用上面的邏輯得到補償值為-1kg。

        這時候可以在拿出樣品2可以量測到的原始資料為4kg，沒錯就是4kg，因為我們認為內部的參考重量為1kg (但實際為0.5kg)，這時候把量測到的值在扣掉補償值就會得到

3kg........

        這問題有沒有很像一開始到底是要補償dB還是要補償mW還是dBm很像，我們用另外一個補償方式: 

Ratio/比例

        這時候可以得到的補償值為Ratio 0.5 or 補償值為-3dB，

        現在在量測一次樣品2 Sample#2，原始量測重量為4kg，用Ratio補償值就可以得到

4kg - 3dB = 2kg

喔喔這好像跟功率量測dBm還是mW似乎有什麼關聯?

　　　其實上面兩個case都是線性補償的範圍，第一個磅秤的補償數學表示式為:

y=x+b

        兩個系統之間存在一個固定誤差的常數，例如leakage current量測常常會出現儀器或其他周邊的底電流，而ratio或常見的dB補償就是

y=a.x

        兩個系統之間存在一個固定的比例，例如Cable Loss或電流量測是用運算放大器得到的比例之類，但更多時候其實是兩個同時存在

y=a.x+b

        這都還是線性補償的範疇，但有時候這個差異不是線性那就要用多項式來表示，例如結果會與功率大小，溫度等等，這個就很麻煩了，但這個情況下很多來自元件操作在非線性條件且阻抗不匹配的條件下.......

y=a0+a1.x+a2.x^2.......

        所以補償不是只有加減法這麼簡單，dB offset的概念其實是個乘除的概念，ㄟ　這樣好像也沒有多不簡單　XD。