Teste de Vídeo da Banda de Base com Osciloscópios Digitais de Fósforo

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1 Nota Sobre Aplicações Teste de Vídeo da Banda de Base com Osciloscópios Digitais de Fósforo Os sinais de vídeo são formas de onda complexas compostas de sinais representando uma figura, assim como as informações sobre sincronização necessárias para exibir a figura. Para capturar e medir estes sinais complexos, são necessários instrumentos potentes projetados para este fim. Mas, devido à variedade de padrões de vídeo, também é necessário um instrumento de finalidade geral que possa fornecer informações precisas, com rapidez e facilidade. Finalmente, para exibir todos os detalhes da forma de onda de vídeo, uma tecnologia de aquisição rápida associada a um display de intensidade graduada oferece confiança e perspicácia necessárias para detectar e diagnosticar problemas com o sinal. Esta nota sobre aplicações demonstra o uso de um Osciloscópio Digital de Fósforo da série TDS 700D da Tektronix para realizar uma variedade de medidas comuns do vídeo da base de banda e examinar alguns dos resultados críticos das medidas.

2 Os Básicos do Vídeo Os sinais de vídeo provêm de um número de origens, inclusive câmaras, scanners e terminais gráficos. Normalmente, o sinal de vídeo da banda de base começa como três sinais digitais ou analógicos do componente, representando os três elementos coloridos principais - os sinais de componentes Vermelho, Verde e Azul (RGB). Os sinais de vídeo da banda de base são os sinais que não são modulados em um carregador RF, como por exemplo em sistemas analógicos de transmissão por cabo ou por terra. A Figura 1 mostra um diagrama de blocos do sistema de vídeo típico. Observe que no caminho do sinal de vídeo mostrado, o sinal muda de formato entre a origem e o destino. Para projetar e depurar tais sistemas, o equipamento de teste deve ser capaz de examinar sinais em uma variedade de formatos. Conversão A próxima etapa, conversão, é onde iniciam as reais diferenças dos padrões de vídeo. O sinal RGB é convertido para três sinais de componentes: Sinal de luminância, Am (amarelo) Sinais de duas cores diferentes, normalmente Az-Am (azul-amarelo) e Vm-Am (vermelho-amarelo) Os sinais de cores diferentes podem ser modificados, dependendo do padrão ou do formato utilizado. Por exemplo, I e Q para sistemas NTSC, U e V para sistemas PAL, PB e PR para sistemas SMPTE, etc. As três componentes derivadas podem ser, então, distribuídos para processamento. Processamento Na etapa do processamento, os sinais do componente de vídeo podem ser combinados para formar um único sinal de vídeo composto (como nos sistemas NTSC ou PAL), divididos em sinais separados de luminância e de crominância (como em sistemas Y/C: S- VHS ou Hi-8), ou mantidos separadamente como sinais discretos de componentes (como em gráficos RGB e sistemas HDTV). Sinais de Vídeo Composto. Para aplicações de transmissão analógica e de TV a cabo, os sinais mais comuns são sinais compostos que contêm mais de um componente de sinal. Na América do Norte e no Japão, por exemplo, o padrão NTSC define a maneira que a luminância (informações do preto e branco), crominância (informações das cores) e sincronização (informações sobre temporização) são codificadas no sinal composto de vídeo. Na Europa e no Brasil os padrões PAL, os sinais de crominância são modulados em um par de subcarregadores de cores. O sinal de crominância modulado é, então, adicionado ao sinal de luminância para formar a porção ativa do sinal de vídeo. Finalmente, as informações sobre sincronização são adicionadas. Apesar da complexidade, este sinal composto é um sinal único que pode ser transportado em um simples cabo coaxial. Sinais de Vídeo Componente. Os sinais componentes possuem vantagens pela simplicidade de geração, gravação e processamento, onde diversas combinações de comutação, mixagem, efeitos especiais, correção de cores, redução de ruído e outras funções podem ser aplicadas aos sinais. Uma vez que não há processo de codificação/decodificação, como no vídeo composto, a integridade do sinal é mais facilmente mantida em sistemas de vídeo componente, resultando em uma imagem de melhor qualidade. No entanto, os sinais são carregados em cabos separados. Na prática, isto limita as distâncias sobre as quais os sinais podem ser transmitidos e requer combinação cuidadosa dos trajetos dos sinais. Sinais de Vídeo Y/C. Uma solução conciliatória, implementada em sistemas como, por exemplo, S-VHS e Betacam, modula os sinais de crominância em um par de subportadoras de cores, mas mantém o sinal de crominância separado do sinal de luminância. Isto minimiza os artefatos de luminância/crominância dos sistemas compostos, ao mesmo tempo que simplifica as questões de sincronização do canal de sistemas de vídeo componente. Este par de sinais pode ser carregado em um único cabo especial. Display Após a transmissão, o objetivo é reproduzir fielmente a imagem processada. Nos sistemas compostos, o sinal é decodificado em componentes e, a seguir, transladado para o formato RGB para ser exibido no monitor. Os sinais de vídeo componente passam por menos processos, sendo convertidos diretamente para um sinal RGB para exibição. Figura 1. Diagrama de blocos do sistema de vídeo típico.

3 Figura 2. Os sinais de sincronização em um sinal analógico de vídeo da banda de base composta fornecem os sinais de sincronização necessários para reproduzir um sinal de vídeo em um display. Sinais Analógicos de Sincronização de Vídeo Vamos dar uma olhada mais de perto em um sinal analógico de vídeo da banda de base. Para reproduzir uma imagem, a câmara e o display de vídeo são digitalizados horizontal e verticamente (veja a Figura 2a). As linhas horizontais da tela podem ser digitalizadas alternadamente - as linhas ímpares primeiro e, a seguir, as linhas pares - como nos sistemas de digitalização entrelaçados ou podem ser digitalizadas na seqüência, uma após a outra, como nos sistemas de digitalização progressivos. Cada digitalização vertical é chamada de campo. Dois campos entrelaçados formam um quadro. A câmara e o receptor devem estar sincronizados para digitalizar a mesma parte da imagem ao mesmo tempo. Esta sincronização é controlada pelo pulso de sinc horizontal, que inicia um rastreamento horizontal. Durante o intervalo horizontal em branco, o feixe retorna para o lado esquerdo da tela e aguarda o pulso de sinc horizontal, antes de rastrear outra linha. Isto se chama rastreamento horizontal (veja a Figura 2b). Quando o feixe alcança o final da tela, ele deve voltar para o começo para iniciar o próximo campo. Isto se chama rastreamento vertical e é sinalizado por um pulso de sinc vertical (veja a Figura 2c). O rastreamento vertical demora muito mais tempo do que o rastreamento horizontal, portanto, é empregado um intervalo de sincronização maior o intervalo de apagamento vertical. Nenhuma informação é gravada na tela de vídeo durante os intervalos de apagamento horizontais ou verticais. Cada padrão de vídeo define uma série de sinais de sincronização que controlam como o sinal de vídeo é exibido. Os sinais PAL exibem um quadro de vídeo 25 vezes por segundo, sendo que um quadro contém 625 linhas de vídeo. Os sinais NTSC exibem um quadro de vídeo 30 vezes por segundo, mas com apenas 525 linhas. Alguns monitores de computador de alta resolução exibem mais de 1000 linhas com uma velocidade de quadro de 72 vezes por segundo. Observe que os sinais de vídeo componente também precisam de sinais de sincronização. A sincronização é normalmente combinada com um dos componentes (como por exemplo o canal do verde). Interface Digital Serial Para aplicações de vídeo digital, o SMPTE e ITU especificam a maneira como o sinal de vídeo é representado e formado em uma cadeia de dados seriais. Por exemplo, o sinal composto serial mais comum é um sinal NTSC que é amostrado a 14,3 MS/s de 8 a 10 bits de resolução. O fluxo de bits resultante (143 Mb/s) é codificado em Non-Returned- To-Zero-Inverted, ou codificação NRZI e embaralhado de modo que possa ser enviado por um cabo coaxial de 75 Ω. Para estúdios, o padrão mais comum amostra sinais de componentes (Y, PR e PB) a 13,5 MS/s de 8 a 10 bits de resolução. Este fluxo de bits (270 Mb/s) é também codificado e embaralhado, e pode ser enviado por cabo coaxial de 75 Ω.

4 Antes de discutir medições de sinais de vídeo, vamos rever os requisitos para a configuração do teste. Estes requisitos incluem as especificações e os recursos necessários para o osciloscópio, o condicionamento do sinal e o trigger. Requisitos Para o Osciloscópio A maioria dos osciloscópios são descritos por umas poucas especificações básicas. A primeira é normalmente a largura de banda. Um bom método, baseado em experiências, é utilizar um osciloscópio com uma largura de banda analógica de pelo menos cinco vezes a largura de banda do sinal para assegurar a representação exata do sinal. (Uma maneira de estimar a largura da banda do seu sinal é dividir o número 0,35 pelo tempo de subida de 10% a 90% da amplitude do componente de sinal mais rápido). A taxa de amostragem indica a velocidade com que o sinal é amostrado. Na teoria, a taxa de amostragem deve ser no mínimo duas vezes a largura de banda do sinal. Na prática, a taxa de amostragem de cada canal de osciloscópio deve ser de 4 a 5 vezes a largura de banda do sinal para a captura precisa dos sinais de ocorrência única e exibição com interpolação de seno(x)/x. Muitas vezes você irá querer adquirir sinais repetidos para monitorar as alterações durante um tempo prolongado. Infelizmente, os osciloscópios digitais de armazenagem tradicionais capturam, na realidade, sinais em taxas de repetição muito menores do que os osciloscópios analógicos. Para se certificar de que possui uma exibição ativa do sinal, poderá olhar a taxa de captura da forma de onda do osciloscópio que especifica a taxa na qual os sinais são adquiridos (em formas de onda/segundo). Por exemplo, se estiver olhando para todas as linhas de sinais NTSC ou PAL, poderá Requisitos Para o Teste supor que verá mais de formas de onda por segundo. O comprimento de memória de um osciloscópio digital indica quantos pontos de amostragem o osciloscópio adquire em um registro da forma de onda. O resultado é um equilíbrio entre o detalhamento e o comprimento do registro, ou entre a taxa de amostragem e a duração de tempo adquirida. Você pode adquirir uma figura detalhada de um sinal por um curto período de tempo (o osciloscópio preenche os pontos da forma de onda rapidamente) ou uma figura menos detalhada por um período de tempo maior. Modos de Aquisição e Display A questão mais crítica de display para muitos engenheiros de vídeo é o display com intensidade graduada. Este display, uma característica familiar de osciloscópios analógicos e de monitores de formas de onda, mostra o comportamento estatístico do sinal pela variação das intensidades das amostras exibidas. (O resultado é que os sinais que ocorrem com freqüência são brilhantes e, os detalhes relativamente raros são proporcionalmente apagados). Os Osciloscópios Digitais de Fósforo da série TDS 700D fornecem este display com intensidade graduada, proporcionando discernimento por meio das informações sobre a intensidade qualitativa e permitindo que seus olhos assimilem os detalhes e as variações sutis do sinal. Considerando-se que muitos osciloscópios digitais de armazenagem não são capazes de adquirir dados suficientes para representar com exatidão o sinal de vídeo, para compensar, modos de aquisição especial e de display estão disponíveis nos DSOs. O modo de aquisição básico de um osciloscópio de digitalização é o modo de Amostragem, em que a forma de onda é mostrada em tempo e a amplitude de cada amostra é digitalizada e exibida. Com o uso da interpolação, estas amostras podem ser conectadas para criar um display de forma de onda contínuo. No entanto, um osciloscópio também pode processar digitalmente o sinal antes de ele ser exibido, permitindo que medições complexas sejam feitas com facilidade. Por exemplo, você pode utilizar o modo Média do osciloscópio para remover os efeitos de ruído aleatório, a fim de permitir medições de amplitude precisas. A função de média, encontrada no MENU ACQUIRE, uniformiza a forma de onda por meio da média de várias formas de onda juntas. O modo HiRes filtra as amostras tiradas durante uma aquisição para criar um sinal de resolução mais alta e de largura de banda mais baixa. Por outro lado, você pode querer ver e medir um ruído relativamente pequeno ocorrendo em um sinal de vídeo relativamente grande. Para problemas como esse, o modo Zoom Preview do TDS permite o exame detalhado do sinal e a expansão da forma de onda. Você pode ampliar e posicionar a forma de onda no sentido horizontal e vertical para uma comparação precisa dos detalhes da forma de onda, sem afetar aquisições em andamento. Outras funções de aquisição podem facilitar a observação de ruídos em qualquer lugar da forma de onda de vídeo. O modo Detecção de Picos captura e exibe os valores mínimo e máximo de uma forma de onda, que mostram os desvios da amplitude no pior caso. Escolher o modo envelope faz com que o osciloscópio acumule e exiba os valores mínimo e máximo de uma série de formas de onda por um tempo prolongado. Recursos de Medição Se você estiver trabalhando com sinais NTSC ou PAL, as

5 gratículas do vídeo do TDS ajudam a exibir o sinal em um formato familiar. As gratículas para os sinais NTSC e PAL encontram-se no menu DIS- PLAY. Quando qualquer uma destas gratículas de software forem selecionadas, o osciloscópio posiciona o sinal de vídeo automaticamente para a gratícula escolhida, permitindo o acesso rápido do sinal capturado. As medições manuais na tela podem ser facilmente feitas utilizando-se os cursores. Os controles para os cursores são encontrados no menu CUR- SOR. Os cursores horizontais permitem medir amplitudes do sinal, com as leituras disponíveis em unidades de volts ou IRE (para sinais NTSC). Os cursores verticais permitem a medição da temporização do sinal, com leituras em segundos, Hertz ou número de linha do vídeo. Os cursores pareados permitem medir simultaneamente a amplitude relativa e os parâmetros de sincronismo. O poderoso processamento do Osciloscópio Digital de Fósforo também pode ser usado para medir automaticamente um número de parâmetros do sinal. Por exemplo, medições tais como amplitude pico a pico, largura do pulso de sinc e temporização entre canais podem ser feitas com facilidade. As medições automáticas são selecionadas e controladas por meio do menu MEA- SURE.

6 Condicionamento do Sinal Terminação A maioria dos sistemas de vídeo são projetados para oferecer um sinal de amplitude conhecido em uma impedância especificada. Logo, em baixas freqüências, a precisão da medida depende do sinal sendo terminado em uma impedância precisa, normalmente 75 Ω. Em freqüências mais altas, a terminação deve corresponder à impedância e linha de transmissão (normalmente cabo coaxial). Neste caso, a impedância da terminância deve ter uma resistência precisa com reatância desprezível (também conhecida como maximização da perda de retorno e minimização da VSWR). Um exemplo de tal terminação é o Tektronix AMT75, que é especificado para 1 GHz. Uma finalização inadequada pode resultar em resposta em freqüência degradada. Clamping de Vídeo Uma anomalia comum de sinal encontrada nas medições de vídeo analógicas é o zumbido de baixa freqüência produzido pela voltagem da linha AC. Este zumbido, quando não removido do sinal de vídeo, faz com que o sinal se desloque para cima e para baixo no display e pode fazer com que o ponto de trigger varie. A opção de trigger do vídeo do TDS 700D inclui um clamping de vídeo que remove, efetivamente, o zumbido de AC, assim como qualquer deslocamento de DC do sinal. Se o sinal foi acoplado por AC, o clamp remove também as variações de baixa freqüência, resultantes da alteração do nível médio da imagem. O suporte do clamp se prende ao conector BNC de entrada e serve como um pré-processador do sinal de vídeo. Ele permite o grampeamento do back porch em todos os sinais de vídeo padrão. O clamp de vídeo também oferece resposta em freqüência plana, permitindo medições de vídeo precisas.

7 A primeira etapa para a medição de formas de onda de vídeo é obter uma forma de onda estável. Para possibilitar a captura e a análise do sinal, você deve, primeiramente, caracterizar o trigger do sinal do osciloscópio. Existem vários modos de trigger avançado nos osciloscópios TDS que facilitam o seu trabalho. Triggering de Vídeo Composto Analógico O trigger de vídeo TDS é selecionado pressionando-se o botão TRIGGER no painel frontal e escolhendo-se Vídeo no menu de tipos de trigger na tela. Esta opção configura automaticamente o osciloscópio para que seu trigger ocorra na linha 525, em sinais de vídeo NTSC de 60 Hz. Direciona também o instrumento para identificar o campo entrelaçado utilizando polaridade de pulso de sinc negativa (veja a Figura 3). Utilize os menus para alterar estas definições padrões. Utilizando a opção Padrão, você pode direcionar também o osciloscópio para disparar o trigger em PAL/SECAM, HDTV e em uma variedade de sinais de vídeo personalizados. Ou selecionar Polaridade de Sinc e alterar para o sinc positivo se a parte do circuito sendo depurado tiver o sinal de vídeo invertido. Selecione Campo no menu principal e escolha campos de vídeo todos, ímpar, Triggering par ou numérico no menu lateral. Uma vez que a maioria das informações de interesse de um sinal de vídeo estão em linhas de vídeo específicas, você pode escolher qual linha em particular exibir. Selecione a opção Linha no menu lateral e gire o botão de finalidade geral ou utilize o teclado para especificar a linha de interesse. O número da linha aparece na tela para ajudar a manter o controle. Triggering do FlexFormat Existe uma variedade de sistemas de vídeo de alta definição em desenvolvimento em todo o mundo. Estes incluem os formatos 787,5/60, 1050/60, 1125/60 e 1250/50. No entanto, novos formatos continuam sendo experimentados. Alguns mercados criaram seus próprios formatos de alta definição e estabeleceram seus próprios padrões. Por exemplo, o mercado de imagens médicas e o militar desenvolveram padrões HDTV para se ajustar às suas necessidades imediatas. Isto só aumenta a complexidade na identificação de instrumentação adequada para testes de sinais de vídeo. A opção de triggering de vídeo do TDS oferece uma solução para as necessidades de trigger HDTV personalizadas. Com o modo de trigger FlexFormat, você pode especificar o tempo de pulsos de sinc de três níveis personalizados (veja a Figura 4), selecionando qualquer velocidade de campo entre 20 e 200 Hz com uma resolução de até dois dígitos e definindo o número de linhas e de campos em seu formato personalizado. Triggering de Pixel Único Com a maioria do mercado de monitores de vídeo preferindo displays de painel achatado, as aplicações de projeto e de depuração necessitam de trigger de pixel único e de recursos de análises. Um osciloscópio do TDS, com o trigger de vídeo e o trigger Atraso por Eventos, permite definir cada pulso do sincronismo do sistema do dispositivo em teste como um evento. Cada evento corresponde, então, a um pixel e os eventos sucessivos correspondem aos pixels sucessivamente. Primeiramente, conecte o sinal de vídeo de seu interesse no Canal 1. Configure o Canal 1, o trigger principal, para ser acionado no sinal de vídeo. Pressione o botão MENU TRIGGER no painel frontal e selecione o TRIGGER DE VÍDEO. Selecione o padrão e os parâmetros apropriados para serem na seção do sinal de seu interesse. Conecte o relógio de referência do sistema no Canal 2. Defina o retardo de trigger para utilizar o Canal 2 como sua origem, pressionando os botões SHIFT e MENU Figura 3. O trigger de vídeo do TDS permite a seleção conveniente do padrão, do canal, da polaridade de sinc, do campo e da linha do vídeo. Figura 4. O modo de trigger FlexFormat permite definir o número de vezes de início e de interrupção dos pulsos de sinc de três níveis para os campos ímpares e pares.

8 TRIGGER no painel frontal e selecione o Canal 2 como a origem do trigger de atraso. Agora, selecione Delay by Events. Ligue o Delay de Trigger no menu Horizontal selecionando a base de tempo Delayed Only (Somente Atrasada). Agora, volte para o menu de Delay de Trigger e marque o evento que deseja ver, ou digite o número apropriado no teclado numérico (veja a Figura 5). Trigger Digital Serial (NRZ) A maneira mais comum de caracterizar um sinal digital serial é examinar um diagrama de olho. Este é um display composto de várias aquisições de formas de onda, sobrepostas umas sobre as outras, para formar uma imagem consolidada dos pulsos de dados os quais se assemelham a um olho. Em geral, quanto mais larga for a abertura do centro do olho, melhor o desempenho do sistema sendo testado. Uma abertura vertical mais ampla mostra uma tolerância de ruídos maior, enquanto uma abertura horizontal mais ampla indica uma tolerância maior de jitter de fase. Em outras palavras, um ruído excessivo na amplitude ou jitter na temporização tende a fechar o olho. O osciloscópio pode diparar seu trigger na a borda ascendente do relógio do sistema serial e capturar os dados que sejam coincidentes com esta. Este método requer que o relógio e os sinais de dados sejam correlacionados no outro método, o osciloscópio pode disparar seu trigger nos próprios dados, aguardar alguns intervalos e, então, adquirir formas de onda suficientes para construir uma tela. Isto pode ser feito com uma base de tempo atrasada com retardo por tempo ou por eventos. Um método mais fácil é utilizar trigger no diagrama de olho. Selecione o tipo de trigger COMM a partir do menu do tipo TRIGGER do TDS 700D e NRZ a partir do menu de CODES (Codificação). A seguir, ao selecionar o padrão de vídeo digital serial na lista, o osciloscópio é automaticamente configurado para exibir um diagrama de olho do sinal (veja a Figura 6). Figura 5. O relógio do sistema (forma de onda inferior) serve como o Trigger de Atraso para o sinal de vídeo (forma de onda superior). Com o Retardo por Eventos, cada evento corresponde a um pixel, você pode observar o sinal de vídeo em cada pixel. Figura 6. Configurar um diagrama de olho é fácil, utilizando o trigger de sinais de comunicação NRZ.

9 Monitoração do Sinal de Vídeo Monitorização do Sinal de Vídeo Se você estiver monitorando sinais de vídeo analógicos ou digitais, um osciloscópio com um display de intensidade graduada, projetado especialmente para aplicações de vídeo, pode ser sua ferramenta de depuração mais valiosa. As variações sutis do sinal, que não são visíveis em um display DSO, podem significar a diferença entre um sistema de vídeo que funcione de outro com problemas. Displays de Taxa Horizontal de Intensidade Graduada de Vídeo em Tempo Real O display de vídeo analógico mais básico é o display de taxa horizontal da amplitude vs. tempo do sinal. Isto pode ser feito com mais facilidade pelo trigger da margem na borda ascendente do sinc. Conforme mostrado na Figura 7, um Osciloscópio Digital de Fósforo com um display de intensidade graduada (e uma taxa de captura de formas de onda alta o suficiente para capturar todas as linhas) oferece o display familiar de taxa- H do monitor de formas de onda. Displays XY de Crominância O modo de display XY do Osciloscópio Digital de Fósforo permite exibir um sinal contra o outro de maneira similar a um vectorscope. Pressione a opção FORMAT no menu DISPLAY e selecione o modo XY. Se um sinal B-Y estiver conectado com o Canal 1 e um sinal R-Y estiver conectado com o Canal 2, o osciloscópio imitará um display familiar de vectorscope. Além disso, o display de intensidade graduada mostra detalhes do sinal que não são visíveis em DSOs comuns. Displays de Intensidade Graduada de Diagramas de olho de Vídeo Digital A graduação de intensidade é importante também para monitorização do diagrama de olho, em que você deseja examinar qualitativamente as variações do sinal por tempo prolongado, se as variações são devidas a ruído ou jitter na temporização. Os displays com intensidade graduada, disponíveis em osciloscópios analógicos e nos Oscilos-cópios Digitais de Fósforo, combinados com uma alta taxa de captura de formas de onda, oferecem o melhor método de captura e de identificação de anomalias infreqüentes. Figura 7. Um display de monitor de forma de onda de taxa horizontal, mostrando o efeito de um display de intensidade graduada no osciloscópio.

10 Medições de Amplitude As medições de amplitude podem ser feitas de diversas maneiras com um osciloscópio. Por exemplo, para medir a amplitude pico a pico do sinal de burst NTSC, você pode simplesmente comparar o sinal com a gratícula do vídeo IRE do TDS 700D (veja a Figura 8). Você pode também utilizar os cursores de vídeo Figura 8. Um exemplo de medições de amplitude em um sinal NTSC. A amplitude pico a pico do burst pode ser medida visualmente com a gratícula ou com os cursores de vídeo (observe a leitura do cursor no canto superior direito). Medições de Sinal Analógico do TDS 700D para fazer a mesma medição. Finalmente, se você quiser analisar as variações por tempo prolongado, o osciloscópio pode fazer uma série de medições automaticamente e acumular as estatísticas das medições. Medições de Temporização As medições de temporização são especialmente críticas para sistemas componentes analógicos, pois requerem temporização entre canais precisas. O osciloscópio de vários canais pode ser usado principalmente para exibir as diferenças de tempo relativas entre os canais. Antes de você exibir com precisão os diversos canais, é necessário casar os atrasos dos caminhos das pontas de prova. Isto pode ser feito com o recurso de deskew, encontrado no menu VERTICAL do TDS 700D. Conecte ambas as pontas de prova com um sinal comum e ajuste o deskew entre os canais com o botão de propósito geral até que os traços se alinhem no display. Agora, conecte os sinais de interesse com os canais do osciloscópio e ajuste os controles de temporização do canal para corresponderem aos sinais (veja a Figura 9). O osciloscópio também pode fazer medições de tempo automaticamente e calcular estatísticas dessas medições. Por exemplo, para medir a largura de sinc, dispare o trigger na borda de subida do sinc, ative o modo de aquisição HiRes e ajuste os controles horizontal e vertical, de modo que o pulso de sinc preencha a maior parte do display. Isto otimiza a precisão do sistema de medição. Agora, ative a medição da largura do pulso negativo no menu MESURE. Para monitorar a média (m) e o desvio padrão (s) da medição da largura do pulso, ative as medidas (veja a Figura 10). Figura 9. A temporização entre canais é de máxima importância em sistemas de vídeo de componentes analógicos. O display mostra o tempo relativo da luminância e um dos sinais de diferença de cor (após os atrasos do cabo serem equalizados com os controles de deskew do canal). Figura 10. Medidas de tempo automáticas oferecem um método fácil e preciso para medir repetitivamente parâmetros básicos do sinal.

11 Medições de Vídeo Digital Serial Medições de Jitter O jitter de um sinal pode afetar a capacidade do receptor para decodificar um fluxo de dados do vídeo. Os efeitos são prontamente vistos em um diagrama de olho, pois o jitter diminui a abertura do olho. Conforme o jitter aumenta, os pontos de transição de dados se movem cada vez mais perto do ponto de decisão do receptor, aumentando, conseqüentemente, a taxa de erros de bits do sistema. O jitter pode ser de dois tipos: determinístico e aleatório. No tipo determinístico, ou dependente de dados, o jitter é causado pelo padrão de bits de dados que precede o bit atual do fluxo de dados. Pelo disparo de trigger padrão de dados repetitivos e pela medição da variação do posicionamento da borda, você pode caracterizar os componentes de jitter determinístico. Essa análise pode consumir tempo, mas é útil para detectar problemas ainda na fase de projeto. O jitter aleatório, por outro lado, é devido ao ruído aleatório em um sistema e não está correlacionado aos dados. Ele pode ser caracterizado e medido pela análise estatística da foma de onda, utilizandose o recurso de histogramas do Osciloscópio Digital de Fósforo. Exiba e desenhe uma janela de histograma ao redor da borda ascendente, da borda descendente ou do cruzamento de olho em que o jitter deva ser medido e, a seguir, faça com que o osciloscópio desenhe um histograma do atraso da borda, a partir do ponto de trigger. Se o histograma do local da borda do sinal for uma curva distribuída normalmente, o desvio padrão será igual à flutuação de fase RMS da forma de onda. Você pode também ativar o jitter RMS observado (desvio padrão) ou outras medições do histograma para caracterizar, posteriormente, o jitter (veja a Figura 11). Teste de Máscaras Conforme discutido antes, um diagrama de olho revela muito sobre um sinal digital serial, especialmente sobre a margem relativa disponível para ruído e flutuação de fase. Ele representa as características mais importantes do sinal no domínio de tempo em um display: o tempo de subida e o tempo de descida, overshoot e undershoot do pulso, ringing, ciclo útil de trabalho, o jitter e ruído. Para determinar se um sinal de vídeo digital serial age de acordo com o padrão, todos os parâmetros relevantes devem ser examinados para ver se estão dentro das especificações. Medir os parâmetros individualmente seria um trabalho tedioso e poderia resultar facilmente em erros. Para simplificar a tarefa de verificação, as normas de vídeo especificam o formato de sinais corretos pela definição de máscaras. Você simplesmente sobrepõe a máscara sobre o diagrama de olho e pode ver imediatamente se o sinal está de acordo, ajustando-o dentro das diversas áreas da máscara (veja a Figura 12). Os osciloscópios avançados de telecomunicações possuem máscaras padrões embutidas, que podem ser selecionadas a partir de um menu. Estes osciloscópios também permitem ajustes de tempo e de escalas de tensão, para configurar o sinal automaticamente para se encaixar na máscara e podem até mesmo contar o número de formas de onda adquiridas e o número de violações de máscara ou hits, para obter um teste mais preciso e mais rápido. Figura 11. Caracteriza um jitter aleatório em um sinal de vídeo digital com um histograma. Observe a natureza bimodal do histograma, Além disso, as medições do histograma são mostradas no canto direito da tela, indicando tais características, conforme o jitter pico a pico observado. Figura 12. O teste de máscara fornece um método conveniente e confiável para verificação de conformidade dos sinais de vídeo seriais para os padrões da indústria. Neste exemplo, um mínimo de 100 formas de onda foram comparadas com a máscara, sem erros (0 hits ).

12 Conclusão Nesta nota de aplicação, demonstramos o uso de um Osciloscópio Digital de Fósforo da série TDS 700D da Tektronix em várias medidas comuns de vídeo da banda de base de maneira rápida e fácil para diversos sinais de vídeo complexos. Com a capacidade do display de intensidade graduada, alta taxa de captura de formas de onda e abundância de dados de formas de onda, este instrumento de propósito geral é a ferramenta adequada para depurar, caracterizar e verificar os seus circuitos e sistemas de vídeo. Para maiores informações, contate a Tektronix: World Wide Web: África do Sul (27 11) ; Alemanha + 49 (221) ; Países da Associação dos Países do Sudeste Asiático (ASEAN) (65) ; Austrália e Nova Zelândia 61 (2) ; Áustria, Europa centro-oriental, Grécia, Turquia, Malta e Chipre ; Bélgica +32 (2) ; Brasil e América do Sul 55 (11) ; Canadá 1 (800) ; Dinamarca +45 (44) ; Espanha e Portugal ; EUA 1 (800) ; Finlândia +358 (9) ; Formosa 886 (2) ; França e Norte da África ; Holanda ; Hong Kong (852) ; Índia (91) ; Itália +39 (2) ; Japão (Sony/Tektronix Corporation) 81 (3) ; México, América Central e Região do Caribe 52 (5) ; Noruega ; Reino Unido e Irlanda +44 (0) ; República da Coréia 82 (2) ; República Popular da China 86 (10) ; Suécia ; Suíça +41 (41) De outras regiões, contate: Tektronix, Inc. Export Sales, P.O. Box 500, M/S , Beaverton, Oregon , EUA 1 (503) Direitos autorais 1998, Tektronix, Inc. Todos os direitos reservados. Os produtos da Tektronix são protegidos por patentes dos Estados Unidos e do exterior, emitidas e pendentes. As informações contidas nesta publicação cancelam todas as outras informações contidas em outras publicações anteriores. Reserva-se o privilégio de mudança de preços e especificações. TEKTRONIX e TEK são marcas registradas da Tektronix, Inc. Todos os demais nomes comerciais aqui mencionados são marcas de serviço, marcas comerciais ou marcas registradas de suas respectivas empresas.

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