使用4000系列數(shù)字熒光示波器進(jìn)行視頻測(cè)量

　　與DPO一樣，模擬示波器也有波形捕獲速率快和輝度等級(jí)顯示的特點(diǎn)。遺憾的是，模擬示波器缺少DSO和DPO提供的許多基本功能，如自動(dòng)測(cè)量、高級(jí)觸發(fā)、波形數(shù)學(xué)運(yùn)算和波形存儲(chǔ)。事實(shí)上，DPO融合了模擬示波器結(jié)構(gòu)和DSO結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免了兩者的缺點(diǎn)。

　　基本示波器指標(biāo)

　　示波器第一個(gè)常用指標(biāo)是帶寬。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，示波器的模擬帶寬至少應(yīng)該是信號(hào)帶寬的五倍，才能保證準(zhǔn)確地顯示信號(hào)。(估算信號(hào)帶寬的方式之一是用0.35除以最快信號(hào)成分的10%～90%上升時(shí)間)例如，HDTV信號(hào)的帶寬一般是30MHz，因此，HDTV使用的示波器的帶寬至少應(yīng)該是150MHz。泰克4000系列示波器提供了高達(dá)1GHz的帶寬。

　　采樣率表明了對(duì)信號(hào)采樣的速度。為使用sin(x)/x內(nèi)插準(zhǔn)確地重建信號(hào)，示波器的采樣率至少應(yīng)該是信號(hào)最高頻率成分的2.5倍。如果使用線性內(nèi)插，那么采樣率至少應(yīng)該是最高頻率信號(hào)成分的10倍。4000系列示波器采用sin(x)/x內(nèi)插，采樣率高達(dá)5GS/s，可以準(zhǔn)確地表示最復(fù)雜的視頻標(biāo)

準(zhǔn)。

　　示波器的波形捕獲速率表明了信號(hào)的采集速度(單位為波形/秒)。如前所述，大多數(shù)傳統(tǒng)DSO的信號(hào)捕獲速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于模擬示波器或DPO。速率較低可能會(huì)隱藏異常信號(hào)，降低分析結(jié)果的可信度。4000系列的最大波形捕獲速率為35 000波形/秒，可以以豐富的信息實(shí)際顯示視頻信號(hào)。

　　數(shù)字示波器的記錄長(zhǎng)度用構(gòu)成一個(gè)完整的波形記錄的點(diǎn)數(shù)表示，決定著每條通道可以捕獲的數(shù)據(jù)量。由于示波器只能存儲(chǔ)數(shù)量有限的樣點(diǎn)，因此波形周期(時(shí)間)與示波器的采樣率成反比。如果示波器的記錄長(zhǎng)度較短，用戶會(huì)被迫在信號(hào)細(xì)節(jié)和記錄長(zhǎng)度之間或在采樣率和采集的時(shí)間周期之間進(jìn)行折中。用戶可以在較短的時(shí)間周期內(nèi)采集詳細(xì)的信號(hào)信息，也可以加長(zhǎng)時(shí)間周期，但采集信號(hào)的詳細(xì)程度會(huì)下降。幸運(yùn)的是，4000系列在所有通道上標(biāo)配10M樣點(diǎn)的記錄長(zhǎng)度，可以捕獲很長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)活動(dòng)，而不會(huì)降低信號(hào)的詳細(xì)程度。

　　表1 4000系列支持的視頻標(biāo)準(zhǔn)

　　示波器的主要視頻測(cè)量功能

　　輝度等級(jí)顯示

　　前面我們已經(jīng)說過，許多視頻工程師面臨的最關(guān)鍵的顯示問題是輝度等級(jí)顯示。用戶熟悉的模擬示波器和波形監(jiān)測(cè)儀的這種特點(diǎn)會(huì)通過改變顯示的樣點(diǎn)輝度，來(lái)顯示信號(hào)的統(tǒng)計(jì)行為。4000系列DPO提供了這種輝度等級(jí)顯示。它們透過定性輝度信息，提供深入的洞察能力，用戶可以看到細(xì)微的細(xì)節(jié)和信號(hào)變化。

　　視頻觸發(fā)

　　在分析視頻波形時(shí)，第一步是獲得穩(wěn)定的顯示。在捕獲和分析信號(hào)前，必須先在這個(gè)信號(hào)上觸發(fā)示波器。4000系列標(biāo)配NTSC、PAL和SECAM標(biāo)準(zhǔn)視頻觸發(fā)功能，大大簡(jiǎn)化了這一工作。

　　選配的DPO4VID模塊增加了對(duì)各種模擬HDTV標(biāo)準(zhǔn)的支持。它根據(jù)活動(dòng)行數(shù)、掃描類型和幀或場(chǎng)速率識(shí)別HDTV格式。表1匯總了4000系列支持的標(biāo)配和選配視頻格式。

　　一旦選擇了視頻格式，下一步是指定希望觸發(fā)的項(xiàng)目。4000系列提供了各種選項(xiàng)，包括偶數(shù)場(chǎng)、奇數(shù)場(chǎng)、所有場(chǎng)、所有行或行數(shù)，如圖6所示。

　　圖6 4000系列的視頻觸發(fā)功能可以方便地選擇視頻標(biāo)準(zhǔn)、來(lái)源、觸發(fā)分量、極性和觸發(fā)釋抑設(shè)置。在本例中，示波器已經(jīng)觸發(fā)了NTSC信號(hào)奇數(shù)場(chǎng)的第39行

　　自定義視頻觸發(fā)

　　并不是每個(gè)視頻系統(tǒng)都符合NTSC、PAL、SECAM或HDTV格式。作為一項(xiàng)規(guī)則，計(jì)算機(jī)視頻監(jiān)視器、媒體顯示器、安全攝像機(jī)和其他自含式系統(tǒng)并不是為直接接口廣播視頻設(shè)備設(shè)計(jì)的，可能不符合普通的525行或625行標(biāo)準(zhǔn)。4000系列通過自定義視頻觸發(fā)功能，為這些應(yīng)用提供了一個(gè)簡(jiǎn)便的解決方案。自定義視頻觸發(fā)要求一些測(cè)量簡(jiǎn)便的輸入?yún)?shù)，以便知道要查找什么項(xiàng)目。為測(cè)量這些參數(shù)，先從邊沿觸發(fā)模式入手，運(yùn)行觸發(fā)電平，直到觸發(fā)視頻信號(hào)負(fù)的同步脈沖。調(diào)節(jié)示波器的垂直控制和水平控制功能，有效地查看同步脈沖。示波器要指定的第一個(gè)項(xiàng)目是視頻信號(hào)使用雙電平同步脈沖還是三電平同步脈沖(參見圖3a和圖3b)。如果是雙電平，那么使用光標(biāo)測(cè)量同步脈沖的寬度。然后提高時(shí)間/格設(shè)置，直到兩個(gè)視頻行的同步脈沖都位于示波器顯示屏上，然后再使用光標(biāo)，測(cè)量同步脈沖之間的時(shí)間。最后，指定視頻信號(hào)是逐行掃描還是隔行掃描。一旦指定了這幾個(gè)簡(jiǎn)單的參數(shù)，4000系列可以在自定義(非標(biāo)準(zhǔn))視頻信號(hào)上觸發(fā)偶數(shù)場(chǎng)、奇數(shù)場(chǎng)、所有場(chǎng)、所有行或行數(shù)(4～3000)。

　　視頻自動(dòng)設(shè)置

　　許多示波器用戶已經(jīng)習(xí)慣使用前面板上的Autoset按鈕，讓示波器自動(dòng)調(diào)節(jié)垂直、水平和邊沿觸發(fā)參數(shù)，有效顯示各種信號(hào)。遺憾的是，這些自動(dòng)設(shè)置功能在過去一般不能用于復(fù)雜的視頻信號(hào)。然而，4000系列自動(dòng)設(shè)置功能可以識(shí)別視頻信號(hào)，設(shè)置示波器，以最佳方式查看信號(hào)。例如，用戶只需把1080i/60 HDTV色條信號(hào)連接通道1上，按Autoset，就可以獲得圖7所示的顯示畫面。注意Autoset功能還會(huì)啟動(dòng)一個(gè)側(cè)面菜單，允許迅速選擇觸發(fā)行還是場(chǎng)等。

　　視頻格線

　　圖7中顯示的另一個(gè)易用功能是視頻格線。自動(dòng)設(shè)置功能自動(dòng)為NTSC信號(hào)激活I(lǐng)RE格線，為所有其他視頻信號(hào)激活mV格線。此外，它自動(dòng)把垂直標(biāo)度設(shè)置成114mV/div，為格線相應(yīng)地定標(biāo)信號(hào)。在觸發(fā)類型設(shè)置為視頻時(shí)，對(duì)每條模擬通道，114mv/div垂直標(biāo)度設(shè)置會(huì)插入正常的1-2-5序列中，可以簡(jiǎn)便地定標(biāo)視頻信號(hào)，以轉(zhuǎn)換整個(gè)顯示畫面，最大限度地提高查看的簡(jiǎn)便性和準(zhǔn)確性。