示波器的顯示質(zhì)量極大影響您有效進行設(shè)計查錯的能力。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)鍵的信號異常。能示出信號亮度等級的示波器也能展示重要的波形細節(jié)，包括揭示各種模擬和數(shù)字應(yīng)用中的信號異常。
　　本應(yīng)用指南比較Agilent 6000系列混合信號示波器（ M S O ）和Tektronix TDS3000系列示波器對各種模擬和數(shù)字信號的顯示質(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)制工程師一般認為數(shù)字存儲示波器（DSO）是一種用圖形方式顯示電壓—時間關(guān)系的二維儀器。但示 波器實際存在著第三維：Z 軸。第三 維示出連續(xù)波形亮度等級，它是信號在特定 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，也丟失了這第三維的亮度調(diào)制�，F(xiàn)在正是失而復得的良機。
　　當您查找信號異常，特別是在觀察復合調(diào)制模擬信號，如視頻信號，磁頭讀寫信號和數(shù)控馬達驅(qū)動信號時，顯示亮度等級是非常重要的。對于汽車、工業(yè)和消費品市場中各式各樣的嵌入式微處理器和微控制器混合信號應(yīng)用，亮度等級也是極有幫助的。即使您是觀看純數(shù)字波形，亮度等級也能給出有關(guān)沿抖動、垂直噪聲和異常事件出現(xiàn)率等統(tǒng)計信息。
　　近來，所有主要數(shù)字示波器廠商都已開始提供Z軸亮度等級，以仿效模擬示波器的顯示質(zhì)量，并取得不同程度的成功。
復合調(diào)制的模擬信號應(yīng)用
　　如果您的工作要用到復合調(diào)制 信號，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， 然后通過放大察看信號細節(jié)。
復合電視信號
　　許多工程師都熟悉標準 NTSC和 PAL 復合電視信號，該信號屬于復合調(diào)制模擬信號。圖1是模擬示波器所捕獲一幀復合電視信號的照片。 當您以 5ms/div 觀看該波形時，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)驗的電視設(shè)計師能從該顯示迅速判定所產(chǎn)生模擬信號的質(zhì)量。
　　當您觀察包含抖動、噪聲和偶 發(fā)事件波形時，顯示亮度等級也是 非常重要的。顯示亮度級能幫助您 了解信號異常出現(xiàn)的相對頻度，有 時也能通過顯示亮度分布幫助您由視覺確定系統(tǒng)中抖動或噪聲的類型， 而不需要借助復雜的波形分析軟件。
　　Tek TDS3000 系列示波器也不 能捕獲和顯示這一偶發(fā)毛刺，即使 我們把探頭放在測試點 10 秒以上。 然而毛刺捕獲問題并不源于不足的 顯示質(zhì)量。這一問題與不足的波形 更新率相關(guān)。為深入了解數(shù)字示波 器的這一重要方面，請參看應(yīng)用指南 1551“改進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中。
量化顯示質(zhì)量
　　示波器的顯示質(zhì)量首先是一個 主觀性的問題。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，用各種信號進行視覺 比較，就如我們在本文所做的工作。但并排評估不同廠商數(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)量優(yōu)于其它示波器，但 為進行比較，我們還是試圖量化顯 示質(zhì)量。數(shù)字示波器有三個對顯示 質(zhì)量有貢獻的特性：顯示像素數(shù)，亮度等級數(shù)，以及映射到示波器顯示 的數(shù)字化點數(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，由于該示波器的實時數(shù)字化是基于8bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此對于實際 波形顯示，在 640 個可用垂直像素中，實際使用的僅為 256 垂直像素。 也就是要把 8,000,000個數(shù)字化點實時映射到 256,000 像素的最大凈波 形像素分辨率。
　　把高達8,000,000 個數(shù)字化點映 射到 256,000 個像素位置，意味著當觀察復雜信號時，在示波器垂直標 度范圍內(nèi)的多個象素點，將會在每 次示波器采集時被多次“擊中”。各 像素的擊中次數(shù)確定其亮度等級。 Agilent 6000 系列示波器規(guī)定 256級 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，我們就能量化數(shù)字示波器的相對顯示質(zhì)量。使用這一公式，計算 得到Agilent 6000系列示波器的顯示 質(zhì)量約為 65M 像素級。
　　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），最大顯示像素數(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)換器的比特數(shù)（8bit），我們估計TDS3000系列示波器的實時波形顯示可能使用高達115,000 像素。然后 TDS3000 系列示波器在各重復采集周期期間把 10, 000 個數(shù)字化點映射到這些像素位 置。雖然 Tektronix 未明確規(guī)定顯示亮度級數(shù)，但我們估計該示波器使 用不超過 16 的亮度級數(shù)。依據(jù)這些假設(shè)，我們估計該示波器的相對顯示質(zhì)量為 1.8M 像素級。即使不考慮這兩種數(shù)字示波器在存儲器深度上 的明顯差異，根據(jù)對重復采集的這些假設(shè)和計算，Agilent 6000 系列示 波器的相對顯示質(zhì)量也要比 Tek TDS3000 系列示波器高 35 倍以上。 而對于實時單次采集，Agilent 的顯 示質(zhì)量甚至更高，因為 Agilent 是把 8,000,000 個數(shù)字 化點映射到它的顯示，而 Tektronix TDS3000 系列示波器只使用10,000 點映射。
總結(jié)
　　當您考慮購買下一臺數(shù)字示波器時，不僅僅要考慮帶寬、采樣率、 通道數(shù)和存儲器深度。另一項重要標準是顯示質(zhì)量。示波器的第三維Z 軸按出現(xiàn)頻度示出信號的亮度等級， 可揭示許多重要的波形細節(jié)，包括各種模擬和數(shù)字應(yīng)用中的信號異常。 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。此外作為相對比較，我們還對顯示質(zhì)量（像素級）做了定量測量。