Nota de aplicación Pruebas de vídeo de banda base con osciloscopios digitales de fósforo Las señales de vídeo son formas de onda complejas compuestas de señales que representan una imagen así como la información de temporización necesaria para mostrar la imagen. Para capturar y medir estas complejas señales, se necesitan unos instrumentos potentes adaptados para este uso. Sin embargo, debido a la variedad existente en los estándares de vídeo, también necesitará un instrumento general que pueda proporcionar una información precisa con rapidez y facilidad. Por último, para presentar todos los detalles de las formas de onda de vídeo, una tecnología de adquisición rápida junto con una pantalla con gradación de intensidad proporcionarán la confianza y la información necesarias para detectar y diagnosticar problemas con la señal. En esta nota de aplicación se demuestra la utilización de un osciloscopio digital de fósforo de la serie TDS 700D para realizar un número de mediciones de vídeo de banda base y se examinan algunos de las cuestiones críticas relacionadas con las mediciones.
Aspectos básicos de las señales de vídeo Las señales de vídeo pueden provenir de diferentes fuentes como, por ejemplo, cámaras, escáneres o terminales de gráficas. La señal de vídeo de banda base comienza por norma general como señal analógica o digital con tres componentes que representan los tres elementos primarios del color: las señales de Rojo (Red), Verde (Green) y Azul (Blue), o RGB. Las señales de vídeo de banda base son las señales que no están moduladas en un portador RF, como en sistemas analógicos terrestres o de transmisión por cable. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema de vídeo típico. Tenga en cuenta que en el trayecto de la señal de vídeo mostrada, la señal cambia de formato entre el origen y el destino. Para diseñar y depurar estos sistemas, el equipo de pruebas debe tener la capacidad de examinar señales de distintos formatos. Conversión En el siguiente paso, la conversión, es donde se empiezan a apreciar las verdaderas diferencias entre los estándares de vídeo. La señal RGB se convierte en las tres señales que la componen: Señal de luminancia, Y Dos señales de diferencia de color, a menudo B-Y y R-Y Las señales de diferencia de color pueden modificarse dependiendo del estándar o del formato utilizados. Por ejemplo, I y Q para sistemas NTSC, U y V para sistemas PAL, PB y PR para sistemas SMPTE, etc. Las tres señales derivadas pueden a continuación distribuirse para su procesamiento. Procesamiento En la etapa de procesamiento, las señales componentes de vídeo pueden combinarse para formar una señal sencilla de vídeo de esquema (como en los sistemas NTSC o PAL), dividida en señales separadas de luminancia y crominancia (como en los sistemas Y/C, S-VHS o Hi-8) o se mantienen por separado como señales componentes discretas (como en los gráficos RGB y en los sistemas HDTV). Señales de vídeo compuesto. Para aplicaciones analógicas y de TV por cable, las señales más comunes son las señales compuestas que contienen más de una señal componente. En Norteamérica y Japón, por ejemplo, el NTSC define la forma en que la luminancia (información de blanco y negro), la crominancia (información sobre el color) y la sincronización (información de sincronización) se codifican en la señal de vídeo compuesto. En Europa, los estándares PAL proporcionan la misma función. En el caso de los estándares NTSC y PAL, las señales de crominancia se modulan en un par de subportadores de color. La señal de crominancia modulada se añade a continuación a la señal de luminancia para formar la parte activa de la señal de vídeo. Por último, se añade la información de sincronización. Aunque sea compleja, la señal compuesta es una sola señal que puede transportarse por un solo cable coaxial. Señales de vídeo de componente. Las señales de vídeo de componente tienen la ventaja de su simplicidad en la generación, grabación y procesamiento, durante el cual se pueden aplicar a las señales muchas combinaciones de conmutación, combinación, efectos especiales, corrección del color, reducción de ruido y otras funciones. Puesto que no existe un proceso de codificación o descodificación como en el vídeo compuesto, la integridad de la señal se puede mantener más fácilmente en sistemas y equipos de vídeo de componente, lo que da como resultado una mejor calidad de la imagen. Sin embargo, las señales se transportan en cable separados. En la práctica, eso limita las distancias a las que se pueden transmitir las señales y se requiere un ajuste cuidadoso de los trayectos de las señales. Señales de vídeo Y/C. Una solución de término medio, aplicada en sistemas como S-VHS y Betacam, modula las señales de crominancia en un par de subportadores de color pero mantiene la señal de crominancia separada de la señal de luminancia. Así se reducen al mínimo los artefactos de luminancia y crominancia de los sistemas compuestos, al tiempo que se simplifican los problemas de sincronización entre canales de los sistemas de componente. Este par de señales pueden transportarse en un solo cable especial. Pantalla Después de la transmisión, el objetivo es reproducir fielmente la imagen procesada. En los sistemas compuestos, la señal se descodifica en la forma de componentes y, a continuación, se traslada al formato RGB para su presentación en el monitor. Las señales de vídeo de componente sufren un nivel inferior de procesamiento al convertirse directamente en una señal RGB para su presentación. Figura 1. Diagrama de bloques de un sistema de vídeo típico.
Figura 2. Las señales de sincronismo en una señal de vídeo de banda base compuesta analógica proporcionan las señales de sincronismo necesarias para reproducir una señal de vídeo en una pantalla. Señales de sincronismo de vídeo analógico Vamos a examinar en detalle una verdadera señal de vídeo de banda base analógica. Para reproducir una imagen, tanto la cámara como la pantalla de vídeo se digitalizan horizontal y verticalmente (véase la Figura 2a). Las líneas horizontales de la pantalla pueden explorarse de forma alterna (primero las líneas impares y luego las pares) como en los sistemas de exploración entrelazada, o bien de forma secuencial, una detrás de otra, como en los sistemas de exploración progresiva. A cada exploración vertical se le denomina campo. Dos campos entrelazados constituyen un marco de trama. Tanto la cámara como el receptor deben estar sincronizados para barrer la misma parte de la imagen al mismo tiempo. El sincronismo se controla desde el pulso de sincronismo horizontal, que inicia un trazo horizontal. Durante el intervalo de nivel neutro horizontal, el haz regresa al lado izquierdo de la pantalla y espera el pulso de sincronismo horizontal antes de trazar otra línea. A este sistema se le denomina retrazo horizontal (véase la Figura 2b). Cuando el haz alcanza la parte inferior de la pantalla, debe regresar al comienzo del siguiente campo. Esto se denomina retrazo vertical y se señala mediante el pulso de sincronismo vertical (véase la Figura 2c). El retrazo vertical dura mucho más tiempo que el horizontal, por lo que se emplea un intervalo de sincronismo (intervalo de nivel neutro vertical) más largo. No se escribe información en la pantalla de vídeo durante los intervalos de calibración verticales u horizontales. Cada estándar de vídeo define una serie de señales de sincronismo que controla la forma en que se visualiza la señal de vídeo. Las señales PAL muestran 25 marcos por segundo y cada marco contiene 625 líneas de vídeo. Las señales NTSC muestran 30 marcos por segundo pero cada marco tiene sólo 525 líneas. Algunos monitores para computadoras de alto rendimiento muestran más de mil líneas y 72 marcos por segundo. Tenga en cuenta que las señales de componente también necesitan señales de temporización. El sincronismo suele combinarse con uno de los componentes (como el canal de verde). Interfaz digital en serie Para las aplicaciones de vídeo digital, el SMPTE y el ITU especifican la forma en que se representa y se forma la señal de vídeo en una secuencia de datos en serie. Por ejemplo, la señal compuesta en serie más frecuente es una señal NTSC que se muestrea a 14,3 MS/s con entre 8 y 10 bits de resolución. La secuencia de bits resultante (143 MB/s) se codifica siguiendo el sistema NRZI (Non-Return-to-Zero-Inverted) y se cifra para poder enviarla por un cable coaxial de 75 Ω. Para los estudios, los muestreos estándar más frecuentes son señales de componente (Y, PR y PB) a 13,5 MS/s con entre 8 y 10 bits de resolución. Esta secuencia de bits (270 Mb/s) también se codifica y se cifra y puede enviarse por un cable coaxial de 75 Ω.
Requisitos para pruebas Antes de explicar las mediciones en las señales de vídeo, vamos a revisar los requisitos para realizar pruebas. Entre estos requisitos están las especificaciones y capacidades requeridas para el osciloscopio, el acondicionamiento de la señal y el disparo. Requisitos para el osciloscopio La mayoría de los osciloscopios se describen con pocas especificaciones. La primera suele ser el ancho de banda. Una regla válida es utilizar un osciloscopio con un ancho de banda analógico que sea al menos cinco veces el ancho de banda de la señal para asegurarse una representación precisa de la señal. (Una manera de calcular el ancho de banda de la señal es dividir el número 0,35 por el tiempo de elevación de entre un 10 y un 90% del componente más rápido de la señal.) La velocidad de muestreo dicta la rapidez con que se muestrea la señal. En teoría la velocidad de muestreo debe ser de al menos el doble del ancho de banda de la señal. En la práctica, la velocidad de muestreo en cada canal del osciloscopio debería ser 4 o 5 veces el ancho de banda de la señal para capturar con precisión las señales en una sola adquisición y presentarlas con interpolación sen(x)/x. A menudo deberá adquirir señales repetidamente para monitorizar los cambios producidos con el tiempo. Lamentablemente, los osciloscopios con almacenamiento digital tradicionales capturan señales con una velocidad de repetición real mucho más baja que los osciloscopios analógicos. Para asegurarse de que obtendrá una representación ágil de la señal, deberá observar la velocidad de captura de formas de onda del osciloscopio, que indica la velocidad a la que se están adquiriendo las señales (en formas de onda por segundo). Por ejemplo, si observa todas las líneas de las señales PAL o NTSC, debería ver más de 15.000 formas de onda por segundo. La longitud de registro de un osciloscopio digital indica cuántos puntos de muestreo adquiere el osciloscopio en un registro de formas de onda. El resultado es una compensación entre el nivel de detalle y la longitud del registro o entre la velocidad de muestreo y la duración de tiempo adquirida. Puede adquirir una imagen detallada de una señal durante un periodo corto de tiempo (el osciloscopio se llena de puntos de formas de onda con rapidez) o bien una imagen menos detallada durante un periodo más largo de tiempo. Modos de adquisición y de presentación El problema de presentación más importante para muchos ingenieros de vídeo es la pantalla con intensidad graduada. Esta pantalla, una característica común de los osciloscopios analógicos y los monitores de formas de onda, muestra el comportamiento estadístico de la señal variando las intensidades de las muestras presentadas. (El resultado es que las señales que ocurren con mayor frecuencia aparecen con más brillo y las que son relativamente menos frecuentes aparecen más apagadas.) Los osciloscopios digitales de fósforo de la serie TDS 700D incluyen estas pantallas con intensidad graduada, ofreciendo al usuario información cualitativa sobre la intensidad y permitiéndole apreciar a simple vista pequeños detalles y variaciones en la señal. Puesto que muchos osciloscopios digitales de almacenamiento no pueden adquirir suficientes datos como para representar con precisión la señal de vídeo, se han creado modos de presentación y de adquisición especiales para los ODF. El modo de adquisición básico de un osciloscopio digitalizador es el modo Sample (Muestra), con el que la forma de onda se muestra y se digitaliza y presenta en pantalla la amplitud de cada muestra. Mediante la interpolación, se pueden conectar estas muestras para crear una presentación de forma de onda continuada. Sin embargo, un osciloscopio también puede procesar digitalmente la señal antes de presentarla, permitiendo así realizar fácilmente mediciones complejas. Por ejemplo, puede utilizar el modo Average (Promediado) del osciloscopio para eliminar los efectos del ruido aleatorio y poder realizar mediciones de amplitud con precisión. La función de promediado, que se encuentra en el menú ACQUIRE (Adquirir), suaviza la forma de onda creando una forma promediada de varias formas de onda juntas. El modo HiRes (Alta Resolución) filtra las muestras tomadas durante la adquisición para crear una señal con una resolución más alta y un ancho de banda más bajo. Por otra parte, es posible que desee ver y medir un ruido relativamente pequeño en una señal de vídeo relativamente grande. Para este tipo de problemas el modo Zoom Preview (Previsualización con zoom) permite examinar detalladamente la señal y ampliar la forma de onda. Puede ampliar y colocar la forma de onda tanto en sentido vertical como en horizontal para comparar con precisión los detalles de las formas de onda sin afectar las adquisiciones actuales. Otras funciones de adquisición pueden facilitar mucho la presentación de ruido en cualquier parte de la forma de onda de vídeo. El modo Peak Detect (Detección de picos) captura y presenta los valores máximos y mínimos de una forma de onda, mostrando las mayores desviaciones de amplitud. Seleccionando el modo Envelope (Envolvente), el osciloscopio acumulará o presentará los valores máximos y mínimos de una serie de formas de onda en un periodo de tiempo.
Funciones de medición Si usted trabaja con señales NTSC o PAL, las retículas de vídeo del TDS facilitarán la presentación de la señal en un formato conocido. Las retículas para las señales NTSC y PAL pueden activarse desde el menú DISPLAY (Pantalla). Cuando se seleccionan estas retículas de software, el osciloscopio ajusta automáticamente el tamaño de la señal de vídeo a la retícula seleccionada, permitiendo al usuario evaluar rápidamente la señal capturada. Mediante los cursores pueden realizarse fácilmente mediciones manuales en pantalla. Los controles para los cursores se encuentran en el menú CURSOR (Cursor). Los cursores horizontales le permitirán medir amplitudes de señal con las lecturas en voltios o IRE (para señales NTSC). Los cursores verticales permiten la medición del sincronismo de la señal, con lecturas en segundos, hertzios o números de líneas de vídeo. Los cursores pareados le permiten medir simultáneamente la amplitud relativa y los parámetros de sincronismo. La potencia de procesamiento del osciloscopio digital de fósforo puede utilizarse también para medir automáticamente el número de parámetros de la señal. Por ejemplo, pueden realizarse con facilidad mediciones como la de la amplitud de pico a pico, la de anchura del pulso de sincronismo y la del sincronismo entre canales. Las mediciones automáticas se seleccionan y se controlan mediante el menú MEASURE (Medición).
Terminación La mayoría de los sistemas de vídeo están diseñados para ofrecer una señal de amplitud conocida a una impedancia especificada. Por lo tanto, con frecuencias más bajas, la precisión de la medición dependerá de si la señal termina en una resistencia precisa, que suele ser de 70 Ω. A frecuencias más altas, la terminación debe coincidir con la impedancia de la línea de transmisión (normalmente un cable coaxial). En este caso, la impedancia de la terminación debe tener una resistencia precisa con una reactancia insignificante (también denominada maximización de la pérdida de retorno y reducción al mínimo Acondicionamiento de la señal de la relación entre la tensión y la onda estacionaria). Un ejemplo de esta terminación es el Tektronix AMT75, que está indicado para 1 GHz. Una terminación incorrecta puede hacer que se pierda calidad en la respuesta de frecuencia. Pinzamiento de vídeo Una anomalía de la señal bastante frecuente en las mediciones de vídeo digital es el zumbido causado por la tensión de la línea de CA. Este zumbido, si no se elimina de la señal de vídeo, hará que ésta se mueva hacia arriba y hacia abajo pudiendo hacer que cambie el punto de disparo. La opción de disparo de vídeo del TDS 700D incluye una pinza de vídeo que elimina el zumbido de CA así como el desplazamiento de CC de la señal. Si se ha acoplado en corriente alterna, la pinza también eliminará las variaciones de baja frecuencia producidas al cambiar el nivel medio de la imagen. La vaina de la pinza se fija en el conector BNC de entrada y sirve como procesador previo de la señal de vídeo. Ofrece un pinzamiento por detrás de todas las señales de vídeo estándar. El pinzamiento de vídeo también proporciona respuesta de frecuencia plana, permitiendo realizar mediciones de vídeo precisas.
El primer paso para realizar mediciones de formas de onda de vídeo es obtener unas formas de onda estables. Para poder capturar y analizar la señal debe disparar el osciloscopio sobre la señal. Los osciloscopios TDS incluyen un número de modos de disparo avanzados que le facilitarán el trabajo. Disparo de vídeo compuesto analógico El disparo de vídeo del TDS se selecciona pulsando el botón TRIGGER (Disparo) en el panel frontal y seleccionando Video (Vídeo) desde el menú de tipos de disparo de la pantalla. De forma predeterminada esta selección ajusta el osciloscopio para que se dispare en una señal de vídeo NTSC de 60 Hz y 525 líneas. También hace que el instrumento quede fijado en el campo de color entrelazado 1 utilizando una polaridad de pulso de sincronismo negativo (véase la Figura 3). Utilice los menús para modificar las opciones predeterminadas. Mediante la opción Standard (Estándar) también puede hacer que el osciloscopio se dispare con señales de vídeo PAL/SECAM, HDTV u otras. También puede seleccionar Sync Polarity (Polaridad de sincronismo) y cambiarla a sincronismo positivo si la parte del circuito que se está depurando ha invertido la señal de vídeo. Seleccione Field (Campo) en el menú principal y elija todos los campos de vídeo, Disparo los pares, los impares o los numéricos en el menú lateral. Puesto que una parte importante de la información de interés de una señal de vídeo se encuentra en líneas de vídeo concretas, puede seleccionar la línea que se presentará. Seleccione la opción Line (Línea) en el menú lateral y gire el mando de propósito general o utilice el teclado numérico para indicar la línea que le interesa. El número de la línea aparecerá en la pantalla para facilitar el seguimiento. Modo de disparo FlexFormat Existe un número de formatos de vídeo en desarrollo en todo el mundo. Entre ellos están los formatos 787,5/60, 1050/60, 1125/60 y 1250/50. Sin embargo, los nuevos formatos están todavía en experimentación. Ciertos mercados han creado sus propios formatos de alta definición y han definido sus propios estándares. Por ejemplo, los mercados de tratamiento de imágenes para usos médicos o militares han desarrollado los estándares HDTV para adaptarse a sus necesidades inmediatas. Esto puede hacer que aumente la confusión al buscar instrumentos de medición y prueba de vídeo. La opción de disparo de vídeo del TDS ofrece una solución para las necesidades de disparos personalizadas con HDTV. Con el modo de disparo FlexFormat podrá indicar la temporización de los pulsos de sincronismo de tres niveles (véase la Figura 4), seleccionar cualquier velocidad de campo entre 20 y 200 Hz con una resolución de hasta dos dígitos y definir el número de líneas y campos del formato personalizado. Disparo de un solo punto de pantalla Con el mercado de los monitores de vídeo desplazándose hacia las pantallas planas, las aplicaciones de diseño y depuración deben poseer capacidades de análisis y disparo de un solo punto de pantalla. Un osciloscopio TDS con el disparo de vídeo y el disparo Delay by Events (Retardo por eventos) le permitirá definir cada pulso del reloj del sistema del dispositivo sometido a prueba como un evento. Cada evento corresponderá entonces a un punto de pantalla y los eventos sucesivos corresponderán a puntos de pantalla sucesivos. En primer lugar, conecte la señal de vídeo de interés al Canal 1. Configure el Canal 1, disparo principal, para que se dispare con la señal de vídeo. Pulse el botón TRIGGER MENU (Menú Disparo) del panel frontal y seleccione el disparo VIDEO (Vídeo). Seleccione el estándar y los parámetros adecuados para que el disparo se produzca en la sección de interés de la señal. Conecte el reloj de referencia del sistema en el Canal 2. Defina el disparo del retardo Figura 3. El disparo de vídeo del TDS permite seleccionar cómodamente el estándar de vídeo, el canal, la polaridad de sincronismo así como el campo y la línea. Figura 4. El modo de disparo FlexFormat le permite definir los tiempos de inicio y de finalización de los pulsos de sincronismo de tres niveles para los campos pares y los impares.
para utilizar el Canal 2 como fuente pulsando los botones SHIFT (Cambio) y TRIGGER MENU (Menú Disparo) del panel frontal y seleccione el Canal 2 como fuente para el disparo del retardo. Ahora seleccione Delay by Events (Retardo por eventos). Active el Disparo del retardo desde el menú Horizontal seleccionando la base temporal Delayed Only (Retardado únicamente). Ahora puede volver al menú Delay Trigger (Disparo del retardo) y marcar el evento que desea presentar o introducir el número correspondiente en el teclado numérico (véase la Figura 5). Disparo digital de serie (NRZ) La manera más frecuente de caracterizar una señal digital de serie es examinando un diagrama de ojo. Esa presentación es una presentación compuesta de muchas adquisiciones de forma de onda, superpuestas en capas para formar una imagen consolidada de los pulsos de datos que tiene una forma parecida a la de un ojo. Por regla general, cuanto mayor sea la apertura central del ojo, mejor será el rendimiento del sistema sometido a prueba. Una mayor apertura vertical muestra una mayor tolerancia a los ruidos mientras que una mayor apertura horizontal muestra una mayor tolerancia a la inestabilidad. En otras palabras, un ruido de amplitud o una inestabilidad en el sincronismo excesivos tienden a hacer que se cierre el ojo. Es posible disparar el osciloscopio en el borde de ascenso del reloj del sistema de serie y capturar datos que coincidan con el mismo borde del reloj. Para aplicar este método es necesario que las señales de datos y el reloj estén correlacionados o bien, que el osciloscopio pueda dispararse sobre los propios datos, esperar unos pocos intervalos de unidades y, a continuación, adquirir las suficientes formas de onda como para preparar la presentación. Esto se puede realizar con una base de tiempo retardada con un retardo por tiempo o por eventos. Un método más sencillo es utilizar un disparo de diagrama de ojo. Seleccione el tipo de disparo COMM desde el menú TRIGGER TYPE (Tipo de disparo) del TDS 700D y NRZ en el menú CODE (Código). A continuación, cuando seleccione el estándar de vídeo digital de serie en la lista, el osciloscopio queda configurado automáticamente para mostrar un diagrama de ojo de la señal (véase la Figura 6). Figura 5. El reloj del sistema (la forma de onda situada en la parte inferior) sirve como disparo de retardo para la señal de vídeo (forma de onda de la parte superior). Con la opción Delayed by events (Retardo por eventos) activada, cada evento corresponde a un punto de pantalla y podrá observar la señal de vídeo en cada punto de pantalla. Figura 6. Resulta muy sencillo configurar un diagrama de ojo mediante el disparo de señales de comunicación NRZ.
Mediciones de señales de vídeo Monitorización de señales de vídeo Si está monitorizando señales de vídeo analógicas o digitales, seguramente encontrará su más valiosa herramienta de depuración en un osciloscopio con pantalla con gradación de intensidad que esté adaptado para aplicaciones de vídeo. Unas sutiles variaciones en la señal, invisibles en la pantalla de un ODF, pueden señalar la diferencia entre un sistema de vídeo que funcione y otro que no. Pantallas de vídeo directo con gradación de intensidad de frecuencia horizontal La pantalla de vídeo analógica es la pantalla de velocidad horizontal de la amplitud de la señal en comparación con el tiempo. Esto se puede hacer con facilidad haciendo disparos por flanco sobre el flanco anterior del sincronismo. Tal como se muestra en la Figura 7, un osciloscopio digital de fósforo con una pantalla con gradación de intensidad (una velocidad de captura de formas de onda lo bastante alta como para capturar todas las líneas) proporciona la presentación de la frecuencia horizontal en el monitor de forma de onda. Presentaciones XY de crominancia El modo de presentación XY del osciloscopio de digital de fósforo le permite visualizar una señal frente a otra de forma parecida a un vectorscopio. Pulse la selección FORMAT (Formato) en el menú DISPLAY (Pantalla) y seleccione el modo XY. Si se conecta una señal B-Y al Canal 1 y una señal R-Y al Canal 2, el osciloscopio imitará la presentación conocida de un vectorscopio. Además, la pantalla con gradación de intensidad mostrará detalles en la señal que no son visibles con los ODF normales. Presentaciones con gradación de intensidad de Diagramas de ojo de vídeo digital La gradación de intensidad es también importante para monitorizar las presentaciones de diagramas de ojo, en las que deseará realizar un examen cualitativo de las variaciones de la señal en el tiempo y si las variaciones se deben al ruido o a la inestabilidad en la temporización. Los osciloscopios analógicos y digitales de fósforo incluyen presentaciones con gradación de intensidad y, en combinación con una alta velocidad de captura de formas de onda, suponen la mejor opción para capturar e identificar anomalías poco frecuentes. Figura 7. Una presentación de monitor de forma de onda de la velocidad vertical que muestra el efecto de una presentación con gradación de intensidad en el osciloscopio.
Mediciones de amplitud Las mediciones de amplitud pueden realizarse de varias formas distintas con un osciloscopio. Por ejemplo, para medir la amplitud de pico a pico de la señal de ráfaga de NTSC, sólo tiene que comparar la señal con la retícula de vídeo IRE del TDS 700D (véase la Figura 8). También puede utilizar los cursores de vídeo del TDS 700D Figura 8. Un ejemplo de mediciones de amplitud en una señal NTSC. La amplitud de pico a pico del paquete de ráfaga puede medirse de forma visual con la retícula o mediante los cursores de vídeo (observe la lectura del cursor en la esquina superior derecha). Mediciones de señales analógicas para realizar las mismas mediciones. Por último, si desea analizar variaciones en el tiempo, el osciloscopio puede realizar un número de mediciones automáticamente y acumular sus datos estadísticos. Mediciones de sincronismo Las mediciones de sincronismo tienen una importancia especial para los sistemas analógicos de componente porque requieren un sincronismo entre canales muy preciso. El uso más importante de un osciloscopio de varios canales puede ser la presentación de las diferencias relativas de sincronismo entre los canales. Antes de poder presentar con precisión los diferentes canales, debe ajustar los retardos del trayecto de pruebas. Esto se puede realizar con la función Deskew (Alinear) que se encuentra en el menú VERTICAL del TDS 700D. Conecte las dos sondas a una señal común y ajuste la alineación en los canales con el mando general hasta que las trazas se alineen con la pantalla. Ahora conecte las señales de interés a los canales del osciloscopio y ajuste los controles de sincronismo del canal para que coincidan con las señales (véase la Figura 9). El osciloscopio también puede tomar mediciones de sincronismo automáticamente y acumular estadísticas sobre estas mediciones. Por ejemplo, para medir la anchura de sincronismo realice un disparo sobre el flanco anterior del sincronismo, active el modo de adquisición HiRes (Alta resolución) y ajuste los controles verticales y horizontales para que el pulso de sincronismo ocupe la mayor parte de la pantalla. Así obtiene la mayor precisión en el sistema de medición. Ahora active la medición de la anchura del pulso negativo en el menú MEASURE (Medir). Para monitorizar la desviación media (µ) y la estándar (s) de la medición de la anchura del pulso, active las estadísticas de mediciones (véase la Figura 10). Figura 9. El sincronismo entre canales es esencial en los sistemas de vídeo analógicos de componente. La pantalla muestra el sincronismo relativo de la luminancia y una de las señales de diferencia del color (después de igualar los retardos por los cables mediante los controles de alineación). Figura 10. Las mediciones de sincronismo automáticas proporcionan un método sencillo y preciso para medir de forma repetitiva los parámetros básicos de la señal.
Mediciones de vídeo digital de serie Mediciones de inestabilidad La inestabilidad del sincronismo en una señal puede impedir que el receptor descodifique la secuencia de datos de vídeo. Los efectos se aprecian en seguida en un diagrama de ojo porque la inestabilidad estrecha la apertura del ojo. Al aumentar la inestabilidad, los puntos de transición de datos se irán aproximando cada vez más al punto de decisión del receptor, aumentando el número de errores por bit del sistema. La inestabilidad aparece de dos formas: determinada y aleatoria. La inestabilidad determinada, o dependiente de los datos, está causada por el patrón de bits de datos que preceden al bit actual en la secuencia de datos. Realizando disparos sobre patrones de datos repetitivos y midiendo la variación en la ubicación del borde, podrá caracterizar los componentes de la inestabilidad determinada. Este tipo de análisis puede llevar mucho tiempo pero resulta útil para detectar problemas en la fase inicial del proceso de diseño. La inestabilidad aleatoria, por otra parte, se debe al ruido aleatorio del sistema y no es correlativa a los datos. Puede caracterizarse y medirse analizando estadísticamente la forma de onda con la función de histograma del osciloscopio digital de fósforo. Presente y dibuje un cuadro de histograma alrededor del flanco anterior, en el flanco anterior o en el cruce del ojo en el que se medirá la inestabilidad y, a continuación, haga que el osciloscopio dibuje un histograma del retardo del borde desde el punto de disparo. Si el histograma de la ubicación del borde de la señal es un curva distribuida normalmente, la desviación estándar es igual a la inestabilidad RMS de la forma de onda. También puede activar la inestabilidad RMS observada (desviación estándar) u otras mediciones de histograma para caracterizar con más detalles la inestabilidad (véase la Figura 11). Pruebas de máscara Tal como se ha explicado antes, un diagrama de ojo revela mucha información sobre una señal digital de serie, especialmente en relación con el margen relativo disponible para ruidos e inestabilidades. Representa las características de señal del dominio del tiempo más importante en una sola pantalla: el tiempo de elevación y el tiempo de caída, el sobreimpulso y el subimpulso de los pulsos, las llamadas, el ciclo de funcionamiento, las oscilaciones y el ruido. Para determinar si una señal de vídeo digital de serie cumple el estándar, se deben examinar todos los parámetros correspondientes para confirmar que su valor esté dentro de las especificaciones. La medición de cada parámetro por separado llevaría mucho tiempo y podrían producirse errores. Para simplificar la tarea de verificación, los estándares de vídeo especifican la forma de las señales compatibles definiendo una máscara. Sólo tendrá que superponer la máscara sobre el diagrama de ojo y podrá ver inmediatamente si la señal de vídeo es compatible si se ajusta a las zonas asignadas de la máscara (véase la Figura 12). Los osciloscopios avanzados de comunicaciones incorporan unas máscaras de estándares que pueden seleccionarse desde un menú. Estos osciloscopios también incluyen escalas calibradas, de retardo de tiempo variable y de tensión. También pueden ajustar automáticamente la señal para que se ajuste a la máscara e incluso pueden contar el número de formas de onda adquiridas y el número de violaciones de la máscara o impactos, facilitando así que las pruebas resulten más rápidas y precisas. Figura 11. Puede caracterizar la inestabilidad aleatoria en una señal de vídeo digital con una histograma. Tenga en cuenta la naturaleza bimodal del histograma. Además, las mediciones en el histograma también se muestran en la parte derecha de la pantalla, indicando que tales características son la inestabilidad de pico a pico observada. Figura 12. La prueba con máscaras es un método cómodo y fiable para comprobar que la señal de vídeo cumple los estándares del sector. En este ejemplo, se comparó un mínimo de 100 formas de onda con la máscara y no se detectaron errores (0 impactos ).
Conclusión En esta nota de aplicación hemos demostrado la utilización de un osciloscopio digital de fósforo de la serie Tektronix TDS 700D para realizar rápidamente y con facilidad una serie de mediciones frecuentes de vídeo de banda base en una variedad de señales de vídeo complejas. Con la potencia de la presentación con gradación de intensidad, la alta velocidad de captura de formas de onda y la abundancia de datos de las formas de onda, este instrumento de fines generales es la mejor herramienta para depurar, caracterizar y verificar circuitos y sistemas de vídeo. Para obtener más información, póngase en contacto con Tektronix: World Wide Web: http://www.tek.com; Alemania + 49 (221) 94 77 400; Países de la ASEAN (65) 356-3900; Australia y Nueva Zelanda 61 (2) 888-7066; Austria, Europa Oriental y Oriente Medio +43 2236 8092 0; Bélgica +32 (2) 715.89.70; Brasil y América del Sur 55 (11) 3741-8360; Canadá 1 (800) 661-5625; Dinamarca +45 (44) 850 700; España y Portugal +34 (1) 372 6000; Estados Unidos 1 (800) 426-2200. Finlandia +358 (9) 4783 400; Francia y Norte de África +33 1 69 86 81 81; Holanda +31 23 56 95555; Hong-Kong (852) 2585-6688; India (91) 80-2275577; Italia +39 (2) 25086 501; Japón (Sony/Tektronix Corporation) 81 (3) 3448-3111; México, América Central y el Caribe 52 (5) 666-6333; Noruega + 47 22 07 07 00; Reino Unido e Irlanda +44 (0) 1628 403400; República de Corea 82 (2) 528-5299; República Popular China 86 (10) 6235 1230; Sudáfrica (27 11) 651-5222; Suecia +46 (8) 629 6503; Suiza +41 (41) 729 36 40; Taiwán 886 (2) 722-9622. Desde otras zonas, póngase en contacto con: Tektronix, Inc. Export Sales, P.O. Box 500, M/S 50-255, Beaverton, Oregon 97077-0001, Estados Unidos 1 (503) 627-6877. Copyright 1998 Tektronix, Inc. Todos los derechos reservados. Los productos Tektronix están amparados por patentes de los Estados Unidos y extranjeras, otorgadas o en trámite. La información de esta publicación reemplaza a toda la publicada con anterioridad. Tektronix se reserva el derecho de modificar las especificaciones y los precios. TEKTRONIX y TEK son marcas registradas de Tektronix, Inc. Todas las otras marcas a las que se hace referencia son marcas de servicio, marcas comerciales o marcas registradas de sus respectivos propietarios.