使用4000系列數(shù)字熒光示波器進行視頻測量

　　圖2 模擬合成基帶中的同步信號

　　攝像機和顯示器必須同步，以便同時掃描圖像的同一部分。這種同步由水平同步脈沖處理，這是基帶視頻信號的一部分。水平同步脈沖開始水平掃描，在水平消隱間隔中，光束返回屏幕的左側，等待水平同步脈沖，然后掃描另一行。這稱為“水平回掃”(參見圖2b)。

　　在波束到達屏幕底部時，它必須返回頂部，開始下一個場或幀，這稱為“垂直回掃”，其使用垂直同步脈沖傳送信號(參見圖2c)。垂直回掃所用的時間要比水平回掃長，因此采用更長的同步間隔，即“垂直消隱間隔”。在水平或垂直消隱間隔中，在視頻屏幕上不寫入任何信息。

　　每種視頻標準都規(guī)定了一系列同步信號，控制著視頻信號的顯示方式。PAL信號每秒25次顯示一個視頻幀，一個幀中包含625個視頻行。NTSC信號每秒30次顯示一個視頻幀，一個幀中只包含525個視頻行。某些高清計算機監(jiān)視器以每秒72次的幀速率顯示1000多行。分量信號也需要定時信號，同步通常與其中一個分量相結合(如綠色頻道)。

　　高清電視

　　上面我們一直重點介紹典型的標清系統(tǒng)，如NTSC和PAL。通過在圖像內部提高行數(shù)和像素數(shù)，高清電視提供了更高的清晰度。有許多HDTV標準，標準的名稱反映了各自的特點。其中，第一部分指明信號中存在的活動

行數(shù)，第二部分指明圖像是隔行掃描(i)、逐行掃描(p)還是稱為分段幀的組合掃描方式(sF)，最后一部分指明格式的場(適用于隔行掃描信號)或幀速率(適用于逐行掃描信號)，規(guī)定一秒內顯示的圖像數(shù)量。

　　HDTV同步

　　標清信號采用雙電平同步信號，允許電路鎖定電視信號的行和場速率。圖3a顯示了NTSC基帶視頻信號的水平消隱部分及其雙電平水平同步脈沖。

　　圖3a NTSC基帶視頻波形的水平消隱部分

　　圖3b HDTV基帶視頻波形，顯示三電平同步脈沖

　　但是HDTV使用三電平同步信號，如圖3b所示。脈沖中包含三個電平：-300mv、0mv和+300mv，定時間隔取決于相應HDTV格式的時鐘速率。4000系列的定時和電壓光標可以簡便地測量這些參數(shù)。

　　測試設置要求

　　在考察怎樣測量視頻信號之前，我們先考察一下可以怎樣最好地使用測量工具，有效測試各種應用。

　　選擇適當?shù)氖静ㄆ?/P>

　　示波器是通用的測試儀器，它們使用兩個維度表示信號，允許我們在時域中“查看”波形。并不是所有示波器都是一樣的，但是，某些示波器更適合視頻應用。

　　模擬示波器還是數(shù)字存儲示波器

　　過去，設計人員和工程師只能選擇兩種示波器：模擬實時示波器和數(shù)字存儲示波器(DSO)。由于每種示波器都有自己的優(yōu)點，因此許多用戶會盡量同時擁有兩種示波器。模擬示波器捕獲速率快，提供了輝度等級顯示，為波形提供了實時“統(tǒng)計”維度。變化的亮度清楚地顯示信號不同部分的發(fā)生頻率。資深用戶可以迅速檢定信號質量，確定異常事件，在調節(jié)系統(tǒng)時獲得實時反饋。

　　數(shù)字存儲示波器有自己的優(yōu)點。DSO提供了自動測量、完善的觸發(fā)、波形存儲和硬拷貝功能，而這些功能都是模擬儀器所不具備的。但是，DSO也有缺點。DSO依賴信號處理結構，在信號采集過程的每一步中都要求微處理器干預(參見圖4)。DSO捕獲速率太慢，不能準確地繪制復雜的視頻信號，它們缺少調試必需的輝度等級信息。

　　圖4 數(shù)字存儲示波器(DSO)的串行處理結構

　　數(shù)字熒光替代方案

　　對于示波器，用戶還有第三個選擇：數(shù)字熒光示波器(DPO)。數(shù)字熒光示波器同時融合了模擬示波器和數(shù)字存儲示波器的優(yōu)勢。從數(shù)據(jù)存儲到完善的觸發(fā)功能，DPO提供了DSO的所有傳統(tǒng)優(yōu)勢。此外，它們使用三個維度捕獲和顯示波形信息，即幅度、時間、幅度在時間上的分布，這在很大程度上與模擬示波器類似。DPO以數(shù)字方式仿真化學熒光工藝，在模擬示波器的CRT中創(chuàng)建輝度等級。其結果是一個實時顯示畫面，復現(xiàn)信號功能豐富的特點。DPO可以以無可比擬的方式查看視頻信號細微的行為模式和動態(tài)特點。DPO的長處在于其并行處理結構(參見圖5)。DPO把數(shù)字化波形數(shù)據(jù)光柵化成稱為數(shù)字熒光的數(shù)據(jù)庫。大約每隔1/30秒，數(shù)字熒光中存儲的信號圖像快照就會直接發(fā)送到顯示系統(tǒng)。同時，與集成式采集/顯示系統(tǒng)平行的微處理器會執(zhí)行波形數(shù)學運算、測量和前面板控制。這種波形數(shù)據(jù)直接光柵化及直接復制到顯示存儲器，消除了DSO常見的數(shù)據(jù)處理瓶頸。

　　圖5 數(shù)字熒光示波器(DPO)的并行處理結構

　　某些高級DPO擁有DPX波形成像處理器，大大提高了示波器的波形捕獲速率。這種專有的ASIC使得4000系列能夠以每秒最快35 000個波形的速率捕獲波形。這種快速波形捕獲速率使得用戶能夠最大限度地洞察信號活動，提高了發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號問題的概率，如欠幅脈沖、毛刺和跳變錯誤。某些DSO則提供了專用模式，把多個捕獲的突發(fā)信號保存至長存儲器中，然后是一個顯示周期，兩者相互交替。這可以臨時提供每秒20 000～40 000個波形的傳送速率，但在處理和顯示波形數(shù)據(jù)時有明顯的死區(qū)時間。這種性能水平根本比不上DPO實現(xiàn)的實時性能。