示波器的显示质量极大影响您有效进行设计查错的能力。如果您的示波器只有低质量的显示，您就不可能看到关键的信号异常。能示出信号亮度等级的示波器也能展示重要的波形细节，包括揭示各种模拟和数字应用中的信号异常。
　　本应用指南比较Agilent 6000系列混合信号示波器（ M S O ）和Tektronix TDS3000系列示波器对各种模拟和数字信号的显示质量。在一些例子中还给出传统模拟示波器的显示结果。我们还讨论量化显示质量的方法，从而能对示波器显示 作更容易的客观比较。
　　第三维：亮度调制工程师一般认为数字存储示波器（DSO）是一种用图形方式显示电压—时间关系的二维仪器。但示 波器实际存在着第三维：Z 轴。第三 维示出连续波形亮度等级，它是信号在特定 X-Y 位置所产生频度的函数。在模拟示波器中，亮度调制是电子束扫描示波器矢量型显示的自 然现象。由于早期受到数字显示技术的限制，在数字示波器代替模拟示波器的同时，也丢失了这第三维的亮度调制。现在正是失而复得的良机。
　　当您查找信号异常，特别是在观察复合调制模拟信号，如视频信号，磁头读写信号和数控马达驱动信号时，显示亮度等级是非常重要的。对于汽车、工业和消费品市场中各式各样的嵌入式微处理器和微控制器混合信号应用，亮度等级也是极有帮助的。即使您是观看纯数字波形，亮度等级也能给出有关沿抖动、垂直噪声和异常事件出现率等统计信息。
　　近来，所有主要数字示波器厂商都已开始提供Z轴亮度等级，以仿效模拟示波器的显示质量，并取得不同程度的成功。
复合调制的模拟信号应用
　　如果您的工作要用到复合调制 信号，您就需要有足够显示质量的 示波器，使您能首先观看大的图景， 然后通过放大察看信号细节。
复合电视信号
　　许多工程师都熟悉标准 NTSC和 PAL 复合电视信号，该信号属于复合调制模拟信号。图1是模拟示波器所捕获一帧复合电视信号的照片。 当您以 5ms/div 观看该波形时，即使存在显示“闪烁”，仍可得到埋入在 所显示波形包络内的重要信息。有经验的电视设计师能从该显示迅速判定所产生模拟信号的质量。
　　当您观察包含抖动、噪声和偶 发事件波形时，显示亮度等级也是 非常重要的。显示亮度级能帮助您 了解信号异常出现的相对频度，有 时也能通过显示亮度分布帮助您由视觉确定系统中抖动或噪声的类型， 而不需要借助复杂的波形分析软件。
　　Tek TDS3000 系列示波器也不 能捕获和显示这一偶发毛刺，即使 我们把探头放在测试点 10 秒以上。 然而毛刺捕获问题并不源于不足的 显示质量。这一问题与不足的波形 更新率相关。为深入了解数字示波 器的这一重要方面，请参看应用指南 1551“改进您捕获难解事件的能 力：为什么示波器的波形更新率非 常重要？”，它也列于本文后面的参考文献中。
量化显示质量
　　示波器的显示质量首先是一个 主观性的问题。比较各种数字示波 器显示质量的最好方法是把它们并 排放在一起，用各种信号进行视觉 比较，就如我们在本文所做的工作。但并排评估不同厂商数字示波器的 方法并非始终可行。
　　尽管不愿武断地宣称某种示波 器的显示质量优于其它示波器，但 为进行比较，我们还是试图量化显 示质量。数字示波器有三个对显示 质量有贡献的特性：显示像素数，亮度等级数，以及映射到示波器显示 的数字化点数。由于 Agilent 6000 系 列示波器采用XGA显示(768 x1024)， 您可直接推断它有 786,000 像素的 显示分辨率。但并非所有这些像素 都用于波形显示。有些像素用于栅 格外的菜单显示。在 768 x1024 像素 中只有 640 x1000 用于波形显示。此 外，由于该示波器的实时数字化是基于8bit模数转换器，因此对于实际 波形显示，在 640 个可用垂直像素中，实际使用的仅为 256 垂直像素。 也就是要把 8,000,000个数字化点实时映射到 256,000 像素的最大净波 形像素分辨率。
　　把高达8,000,000 个数字化点映 射到 256,000 个像素位置，意味着当观察复杂信号时，在示波器垂直标 度范围内的多个象素点，将会在每 次示波器采集时被多次“击中”。各 像素的击中次数确定其亮度等级。 Agilent 6000 系列示波器规定 256级 亮度。如果某特定像素仅击中一次，它得到的是最小可观察亮度。得到256 次或更多击中的像素有最大亮 度。把示波器的像素分辨率乘以亮 度级，我们就能量化数字示波器的相对显示质量。使用这一公式，计算 得到Agilent 6000系列示波器的显示 质量约为 65M 像素级。
　　那么Tektronix TDS3000系列示 波器的显示质量如何呢？由于 TDS3000系列示波器采用VGA显示（640x480），最大显示像素数约为300,000。但同样考虑到菜单图形所占位置和模数转换器的比特数（8bit），我们估计TDS3000系列示波器的实时波形显示可能使用高达115,000 像素。然后 TDS3000 系列示波器在各重复采集周期期间把 10, 000 个数字化点映射到这些像素位 置。虽然 Tektronix 未明确规定显示亮度级数，但我们估计该示波器使 用不超过 16 的亮度级数。依据这些假设，我们估计该示波器的相对显示质量为 1.8M 像素级。即使不考虑这两种数字示波器在存储器深度上 的明显差异，根据对重复采集的这些假设和计算，Agilent 6000 系列示 波器的相对显示质量也要比 Tek TDS3000 系列示波器高 35 倍以上。 而对于实时单次采集，Agilent 的显 示质量甚至更高，因为 Agilent 是把 8,000,000 个数字 化点映射到它的显示，而 Tektronix TDS3000 系列示波器只使用10,000 点映射。
总结
　　当您考虑购买下一台数字示波器时，不仅仅要考虑带宽、采样率、 通道数和存储器深度。另一项重要标准是显示质量。示波器的第三维Z 轴按出现频度示出信号的亮度等级， 可揭示许多重要的波形细节，包括各种模拟和数字应用中的信号异常。 在本应用指南中，我们尝试把 Agilent MegaZoom III技术与模拟示 波器技术及Tektronix DPO显示技术 作定性比较。此外作为相对比较，我们还对显示质量（像素级）做了定量测量。