示波器的顯示質(zhì)量極大影響您有效進(jìn)行設(shè)計(jì)查錯(cuò)的能力。如果您的示波器只有低質(zhì)量的顯示，您就不可能看到關(guān)鍵的信號(hào)異常。能示出信號(hào)亮度等級(jí)的示波器也能展示重要的波形細(xì)節(jié)，包括揭示各種模擬和數(shù)字應(yīng)用中的信號(hào)異常。
　　本應(yīng)用指南比較Agilent 6000系列混合信號(hào)示波器（ M S O ）和Tektronix TDS3000系列示波器對(duì)各種模擬和數(shù)字信號(hào)的顯示質(zhì)量。在一些例子中還給出傳統(tǒng)模擬示波器的顯示結(jié)果。我們還討論量化顯示質(zhì)量的方法，從而能對(duì)示波器顯示 作更容易的客觀比較。
　　第三維：亮度調(diào)制工程師一般認(rèn)為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）是一種用圖形方式顯示電壓—時(shí)間關(guān)系的二維儀器。但示 波器實(shí)際存在著第三維：Z 軸。第三 維示出連續(xù)波形亮度等級(jí)，它是信號(hào)在特定 X-Y 位置所產(chǎn)生頻度的函數(shù)。在模擬示波器中，亮度調(diào)制是電子束掃描示波器矢量型顯示的自 然現(xiàn)象。由于早期受到數(shù)字顯示技術(shù)的限制，在數(shù)字示波器代替模擬示波器的同時(shí)，也丟失了這第三維的亮度調(diào)制�，F(xiàn)在正是失而復(fù)得的良機(jī)。
　　當(dāng)您查找信號(hào)異常，特別是在觀察復(fù)合調(diào)制模擬信號(hào)，如視頻信號(hào)，磁頭讀寫(xiě)信號(hào)和數(shù)控馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，顯示亮度等級(jí)是非常重要的。對(duì)于汽車、工業(yè)和消費(fèi)品市場(chǎng)中各式各樣的嵌入式微處理器和微控制器混合信號(hào)應(yīng)用，亮度等級(jí)也是極有幫助的。即使您是觀看純數(shù)字波形，亮度等級(jí)也能給出有關(guān)沿抖動(dòng)、垂直噪聲和異常事件出現(xiàn)率等統(tǒng)計(jì)信息。
　　近來(lái)，所有主要數(shù)字示波器廠商都已開(kāi)始提供Z軸亮度等級(jí)，以仿效模擬示波器的顯示質(zhì)量，并取得不同程度的成功。
復(fù)合調(diào)制的模擬信號(hào)應(yīng)用
　　如果您的工作要用到復(fù)合調(diào)制 信號(hào)，您就需要有足夠顯示質(zhì)量的 示波器，使您能首先觀看大的圖景， 然后通過(guò)放大察看信號(hào)細(xì)節(jié)。
復(fù)合電視信號(hào)
　　許多工程師都熟悉標(biāo)準(zhǔn) NTSC和 PAL 復(fù)合電視信號(hào)，該信號(hào)屬于復(fù)合調(diào)制模擬信號(hào)。圖1是模擬示波器所捕獲一幀復(fù)合電視信號(hào)的照片。 當(dāng)您以 5ms/div 觀看該波形時(shí)，即使存在顯示“閃爍”，仍可得到埋入在 所顯示波形包絡(luò)內(nèi)的重要信息。有經(jīng)驗(yàn)的電視設(shè)計(jì)師能從該顯示迅速判定所產(chǎn)生模擬信號(hào)的質(zhì)量。
　　當(dāng)您觀察包含抖動(dòng)、噪聲和偶 發(fā)事件波形時(shí)，顯示亮度等級(jí)也是 非常重要的。顯示亮度級(jí)能幫助您 了解信號(hào)異常出現(xiàn)的相對(duì)頻度，有 時(shí)也能通過(guò)顯示亮度分布幫助您由視覺(jué)確定系統(tǒng)中抖動(dòng)或噪聲的類型， 而不需要借助復(fù)雜的波形分析軟件。
　　Tek TDS3000 系列示波器也不 能捕獲和顯示這一偶發(fā)毛刺，即使 我們把探頭放在測(cè)試點(diǎn) 10 秒以上。 然而毛刺捕獲問(wèn)題并不源于不足的 顯示質(zhì)量。這一問(wèn)題與不足的波形 更新率相關(guān)。為深入了解數(shù)字示波 器的這一重要方面，請(qǐng)參看應(yīng)用指南 1551“改進(jìn)您捕獲難解事件的能 力：為什么示波器的波形更新率非 常重要？”，它也列于本文后面的參考文獻(xiàn)中。
量化顯示質(zhì)量
　　示波器的顯示質(zhì)量首先是一個(gè) 主觀性的問(wèn)題。比較各種數(shù)字示波 器顯示質(zhì)量的最好方法是把它們并 排放在一起，用各種信號(hào)進(jìn)行視覺(jué) 比較，就如我們?cè)诒疚乃龅墓ぷ�。但并排評(píng)估不同廠商數(shù)字示波器的 方法并非始終可行。
　　盡管不愿武斷地宣稱某種示波 器的顯示質(zhì)量?jī)?yōu)于其它示波器，但 為進(jìn)行比較，我們還是試圖量化顯 示質(zhì)量。數(shù)字示波器有三個(gè)對(duì)顯示 質(zhì)量有貢獻(xiàn)的特性：顯示像素?cái)?shù)，亮度等級(jí)數(shù)，以及映射到示波器顯示 的數(shù)字化點(diǎn)數(shù)。由于 Agilent 6000 系 列示波器采用XGA顯示(768 x1024)， 您可直接推斷它有 786,000 像素的 顯示分辨率。但并非所有這些像素 都用于波形顯示。有些像素用于柵 格外的菜單顯示。在 768 x1024 像素 中只有 640 x1000 用于波形顯示。此 外，由于該示波器的實(shí)時(shí)數(shù)字化是基于8bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此對(duì)于實(shí)際 波形顯示，在 640 個(gè)可用垂直像素中，實(shí)際使用的僅為 256 垂直像素。 也就是要把 8,000,000個(gè)數(shù)字化點(diǎn)實(shí)時(shí)映射到 256,000 像素的最大凈波 形像素分辨率。
　　把高達(dá)8,000,000 個(gè)數(shù)字化點(diǎn)映 射到 256,000 個(gè)像素位置，意味著當(dāng)觀察復(fù)雜信號(hào)時(shí)，在示波器垂直標(biāo) 度范圍內(nèi)的多個(gè)象素點(diǎn)，將會(huì)在每 次示波器采集時(shí)被多次“擊中”。各 像素的擊中次數(shù)確定其亮度等級(jí)。 Agilent 6000 系列示波器規(guī)定 256級(jí) 亮度。如果某特定像素僅擊中一次，它得到的是最小可觀察亮度。得到256 次或更多擊中的像素有最大亮 度。把示波器的像素分辨率乘以亮 度級(jí)，我們就能量化數(shù)字示波器的相對(duì)顯示質(zhì)量。使用這一公式，計(jì)算 得到Agilent 6000系列示波器的顯示 質(zhì)量約為 65M 像素級(jí)。
　　那么Tektronix TDS3000系列示 波器的顯示質(zhì)量如何呢？由于 TDS3000系列示波器采用VGA顯示（640x480），最大顯示像素?cái)?shù)約為300,000。但同樣考慮到菜單圖形所占位置和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比特?cái)?shù)（8bit），我們估計(jì)TDS3000系列示波器的實(shí)時(shí)波形顯示可能使用高達(dá)115,000 像素。然后 TDS3000 系列示波器在各重復(fù)采集周期期間把 10, 000 個(gè)數(shù)字化點(diǎn)映射到這些像素位 置。雖然 Tektronix 未明確規(guī)定顯示亮度級(jí)數(shù)，但我們估計(jì)該示波器使 用不超過(guò) 16 的亮度級(jí)數(shù)。依據(jù)這些假設(shè)，我們估計(jì)該示波器的相對(duì)顯示質(zhì)量為 1.8M 像素級(jí)。即使不考慮這兩種數(shù)字示波器在存儲(chǔ)器深度上 的明顯差異，根據(jù)對(duì)重復(fù)采集的這些假設(shè)和計(jì)算，Agilent 6000 系列示 波器的相對(duì)顯示質(zhì)量也要比 Tek TDS3000 系列示波器高 35 倍以上。 而對(duì)于實(shí)時(shí)單次采集，Agilent 的顯 示質(zhì)量甚至更高，因?yàn)?Agilent 是把 8,000,000 個(gè)數(shù)字 化點(diǎn)映射到它的顯示，而 Tektronix TDS3000 系列示波器只使用10,000 點(diǎn)映射。
總結(jié)
　　當(dāng)您考慮購(gòu)買下一臺(tái)數(shù)字示波器時(shí)，不僅僅要考慮帶寬、采樣率、 通道數(shù)和存儲(chǔ)器深度。另一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)是顯示質(zhì)量。示波器的第三維Z 軸按出現(xiàn)頻度示出信號(hào)的亮度等級(jí)， 可揭示許多重要的波形細(xì)節(jié)，包括各種模擬和數(shù)字應(yīng)用中的信號(hào)異常。 在本應(yīng)用指南中，我們嘗試把 Agilent MegaZoom III技術(shù)與模擬示 波器技術(shù)及Tektronix DPO顯示技術(shù) 作定性比較。此外作為相對(duì)比較，我們還對(duì)顯示質(zhì)量（像素級(jí)）做了定量測(cè)量。