使用4000系列数字荧光示波器进行视频测量

显示器必须同步，以便同时扫描图像的同一部分。这种同步由水平同步脉冲处理，这是基带视频信号的一部分。水平同步脉冲开始水平扫描，在水平消隐间隔中，光束返回屏幕的左侧，等待水平同步脉冲，然后扫描另一行。这称为“水平回扫”(参见图2b)。

　　在波束到达屏幕底部时，它必须返回顶部，开始下一个场或帧，这称为“垂直回扫”，其使用垂直同步脉冲传送信号(参见图2c)。垂直回扫所用的时间要比水平回扫长，因此采用更长的同步间隔，即“垂直消隐间隔”。在水平或垂直消隐间隔中，在视频屏幕上不写入任何信息。

　　每种视频标准都规定了一系列同步信号，控制着视频信号的显示方式。PAL信号每秒25次显示一个视频帧，一个帧中包含625个视频行。NTSC信号每秒30次显示一个视频帧，一个帧中只包含525个视频行。某些高清计算机监视器以每秒72次的帧速率显示1000多行。分量信号也需要定时信号，同步通常与其中一个分量相结合(如绿色频道)。

　　高清电视

　　上面我们一直重点介绍典型的标清系统，如NTSC和PAL。通过在图像内部提高行数和像素数，高清电视提供了更高的清晰度。有许多HDTV标准，标准的名称反映了各自的特点。其中，第一部分指明信号中存在的活动

行数，第二部分指明图像是隔行扫描(i)、逐行扫描(p)还是称为分段帧的组合扫描方式(sF)，最后一部分指明格式的场(适用于隔行扫描信号)或帧速率(适用于逐行扫描信号)，规定一秒内显示的图像数量。

　　HDTV同步

　　标清信号采用双电平同步信号，允许电路锁定电视信号的行和场速率。图3a显示了NTSC基带视频信号的水平消隐部分及其双电平水平同步脉冲。

　　图3a NTSC基带视频波形的水平消隐部分

　　图3b HDTV基带视频波形，显示三电平同步脉冲

　　但是HDTV使用三电平同步信号，如图3b所示。脉冲中包含三个电平：-300mv、0mv和+300mv，定时间隔取决于相应HDTV格式的时钟速率。4000系列的定时和电压光标可以简便地测量这些参数。

　　测试设置要求

　　在考察怎样测量视频信号之前，我们先考察一下可以怎样最好地使用测量工具，有效测试各种应用。

　　选择适当的示波器

　　示波器是通用的测试仪器，它们使用两个维度表示信号，允许我们在时域中“查看”波形。并不是所有示波器都是一样的，但是，某些示波器更适合视频应用。

　　模拟示波器还是数字存储示波器

　　过去，设计人员和工程师只能选择两种示波器：模拟实时示波器和数字存储示波器(DSO)。由于每种示波器都有自己的优点，因此许多用户会尽量同时拥有两种示波器。模拟示波器捕获速率快，提供了辉度等级显示，为波形提供了实时“统计”维度。变化的亮度清楚地显示信号不同部分的发生频率。资深用户可以迅速检定信号质量，确定异常事件，在调节系统时获得实时反馈。

　　数字存储示波器有自己的优点。DSO提供了自动测量、完善的触发、波形存储和硬拷贝功能，而这些功能都是模拟仪器所不具备的。但是，DSO也有缺点。DSO依赖信号处理结构，在信号采集过程的每一步中都要求微处理器干预(参见图4)。DSO捕获速率太慢，不能准确地绘制复杂的视频信号，它们缺少调试必需的辉度等级信息。

　　图4 数字存储示波器(DSO)的串行处理结构

　　数字荧光替代方案

　　对于示波器，用户还有第三个选择：数字荧光示波器(DPO)。数字荧光示波器同时融合了模拟示波器和数字存储示波器的优势。从数据存储到完善的触发功能，DPO提供了DSO的所有传统优势。此外，它们使用三个维度捕获和显示波形信息，即幅度、时间、幅度在时间上的分布，这在很大程度上与模拟示波器类似。DPO以数字方式仿真化学荧光工艺，在模拟示波器的CRT中创建辉度等级。其结果是一个实时显示画面，复现信号功能丰富的特点。DPO可以以无可比拟的方式查看视频信号细微的行为模式和动态特点。DPO的长处在于其并行处理结构(参见图5)。DPO把数字化波形数据光栅化成称为数字荧光的数据库。大约每隔1/30秒，数字荧光中存储的信号图像快照就会直接发送到显示系统。同时，与集成式采集/显示系统平行的微处理器会执行波形数学运算、测量和前面板控制。这种波形数据直接光栅化及直接复制到显示存储器，消除了DSO常见的数据处理瓶颈。

　　图5 数字荧光示波器(DPO)的并行处理结构

某些高级DPO拥有DPX波形成像处理器，大大提高了示波器的波形捕获速率。这种专有的ASIC使得4000系列能够以每秒最快35 000个波形的速率捕获波形。这种快速波形捕获速率使得用户能够最大限度地洞察信号活动，提高了发现瞬态信号问题的概率，如欠幅脉冲、毛刺和跳变错误。某些DSO则提供了专用模式，把多个捕获的突发信号保存至长存储器中，然后是一个显示周期