CN1273366A - 数字示波器的连续响应及预测自动设置功能 - Google Patents

Abstract

通过分时使用示波器的采集硬件产生信号的多个视图。仪器软件对输入信号进行一组测量,并对输入信号进行分类。特定类型的信号暗示选择信号视图组。当相关视图是主视图时,操作员还可看到其他视图的示例。备择视图以简化形式显示在主视图的旁边。通过点击将这些备择视图变为主视图。操作员可增加和修改视图。信号的不同视图来自不同的自动测量,并将这些测量结果作为波形图象的注释显示出来。其他备择设置为微缩“活动”显示。

Description

数字示波器的连续响应及预测自动设置功能

本发明涉及示波器或类似仪器的自动设置，更具体地讲，涉及这样一种设置功能：对输入信号类型作出连续响应并根据输入信号的特征为用户提供预测用户需求的选项。多组信号视图与多组信号视图相联系，所述组的每个构件都处于可运行的联接状态以易于访问该组的其他构件。

在现有技术中，具有自动设置功能的示波器由于难以从一个合适的视图得到另一个合适的视图而有时在实际使用中受到限制。需要一个新型的示波器操作员接口控制的范例，一个可在一组相关视图中的不同信号视图间提供即时连接及传输的范例。

一段时间以来，示波器已能够根据如正弦波或方波这样的简单信号输入自动确定垂直增益、垂直位置、触发电平及水平时标设置。然而，这些自动设置的有效性有时会因需要对输入信号的特性做出假设而受到危害。

示波器通常加电至“出厂”或“加电”设置。这样做具有几个功能。这通常是要频繁使用的设置，因此有可能就是用户当前想要作的合适设置或接近用户当前想要做的合适设置。即便不是这样，也能够提供继续工作的稳定起点。假定没有已知的存储设置更接近起点，由于具有用户所熟悉的稳定起点，因此用户能够作出快速、最小调整来达到当前任务的理想设置。如果示波器是与其他用户共用的，对于发现示波器已经被接通的当前用户来说，通常希望能确认仪器被接通至出厂时的初始设置而不是处于最后使用的用户所留下的某种陌生模式。这是假定加电设置处于所存储的可调用的设置当中，否则需要断电然后再接通电源才能得到同样的结果。为了在远程程序或遥控情况下使用，将示波器加电至已知状态也是有用的。与为了确保仪器的终态已知而必须为每一个可能的可控参数发送命令相反，这允许遥控程度或操作员仅发送从初态的变化。

最初，自动功能仅限于初始设置，一旦完成设置并经用户验收，该自动功能就结束其例行程序。然而，最近一些示波器上的自动功能能够在运行期间连续控制设置，尽管这种模式通常是任选的且可被用户关闭。在工业领域中，这种特征被称为“自变换量程”或“连续设置”，以区别于初始设置后终止设置参数控制的“自动设置”。在响应输入变化时，通过修改水平扫描设置、垂直增益设置，或在某些情况下，甚至是触发电平设置，自变换量程示波器响应简单输入中的简单变化。

本文通过参考加以结合的Holcomb的题为“数字示波器的极快速自动量度拓朴”的美国专利U.S.5,155,431中，描述了一种示波器，该示波器通过利用峰值检测电路找到信号最大值和信号最小值，以快速完成适当的设置。本文通过参考加以结合的Wiggers的题为“具有自动时基的数字存储示波器”的美国专利5,397,981中，描述了一种示波器，该示波器即使在输入信号的频率发生变化的情况下，仍可以在操作期间调整其时基，从而在屏幕上保持恒定的周期数。另外，显然在同类应用中，这种示波器显示屏的时间轴可以以度为单位来代替以时间为单位。

现有技术中的一些示波器已经能进行一种或多种与简单输入信号自动匹配的测量值，这些简单输入信号例如为正弦波或方波。必须由操作员选择的这些测量可以包括频率(或周期)、占空比、峰-峰幅值、上升时间和下降时间。例如，本文通过参考加以结合的Menlove的题为“时间间隔测量器”的美国专利4,362,394中，描述了一种可以对复杂的重复性波形进行精确测量的方法和仪器。

本文通过参考加以结合的Skolnick等的题为“非标准波形的电压、电流及频率测量”的美国专利4,779,044中，描述了一种方法，其可以通过检测过渡期并利用计数器确定过渡期之间的间隔来测量规则的二进制信号的周期。

本文通过参考加以结合的Kmetz的题为“具有波形的光电指示的数字式电压表”的美国专利4,271,391中，公开了一种数字式电压表，该数字式电压表以最大可用垂直幅度显示波形并同时将电压电平显示为数值。

在本文通过参考加以结合的Shank等的题为“自动脉冲显示”的美国专利4,716,345中，描述了一种利用两个触发检测电路在脉冲波形的两个相反斜坡上以相同电平触发的方法。这就提供了一种计算波形占空比并将其定位在屏幕上的方法。这种示波器可以自动放大并显示输入信号中的窄脉冲以使正部分充满大部分的显示屏。当脉冲式信号的占空比(在信号整个周期中“高”态所占的百分比)非常低时会很便利。

本文通过参考加以结合的Carder的题为“波形测量”的美国专利5,637,994中，公开了一种测量具有不确定即可变到达时间的波形的特征的方法。当其中一个阈值点移动时，测量两个分开的阈值交叉点之间的时间，就可以逐点重构以可变间隔出现的重复性波形。

本文通过参考加以结合的Foley等的题为“采用计数器/计时器的统计波形仿形工具机”的美国专利4,985,844中，描述了一种示波器系统，该示波器系统能够重复进行脉冲宽度测量，利用这个特征，系统能自动确定适当清晰度及偏移量设置。本文通过参考加以结合的Holcomb的题为“用于数字示波器的极快速自动量程拓朴”的美国专利5,155,431中，描述了一种具有专用峰值检测器硬件的示波器，该示波器硬件与触发计数器共同运行以快速设定纵轴、偏移量及水平扫描速率。

梯级频率分布图(histogram)为波形分析及仪器控制提供了一种有力的工具。本文通过参考加以结合的Foley等的题为“采用计数器/计时器的统计波形仿形工具机”的美国专利4,985,844中，描述了一种基于梯级频率分布图的计数装置，该计数装置对重复输入信号进行测量，并利用测量结果作为产生梯级频率分布图的基础。尽管比本文其他地方所描述的一些专用计算法要慢一些，但梯级频率分布图仍可以为自动测量提供基础。

本文通过参考加以结合的deVries的题为“在示波器中用梯级频率分布图建立稳定的、成比例显示的信号分析方法”的美国专利5,495,168中，描述了一种既利用幅度梯级频率分布图又利用时间梯级频率分布图的示波器系统。首先用幅度梯级频率分布图方法确定信号的最小、最大波幅电平。然后再用时间梯级频率分布图方法确定输入信号中出现的主要时间间隔。

本文通过参考加以结合的Johnson的题为“概率密度梯级频率分布图显示”的美国专利5,003,248中，公开了一种任意提供概率密度梯级频率分布图的示波器，该概率密度梯级频率分布图在常规电压-时间波形时域显示的旁边。本文通过参考加以结合的Kucera等的题为“从多值函数中自动提取脉冲参数”的美国专利5,343,405中，显示了梯级频率分布图如何跟踪多路采集中出现的眼形图数据。在测试中，定义各种信号特征的脉冲参数可以由这些梯级频率分布图确定，这实际上是在显示中加入了第三维。

本文通过参考加以结合的Frisch的题为“基于梯级频率分布图的模拟信号测试”的美国专利5,793,642中，描述了参考频率分布图如何提供快速有效的数据路径，以便将所获得的波形信息与参考波形相比较并利用有限的信息带宽快速传递结果。本文通过参考加以结合的Sasaki等的题为“电压转换器的实时不间断时间间隔”的美国专利5,122,996中，描述了一种与示波器有关的特征，该特征即使当这些周期和所得到的电压一个周期一个周期地变化时，仍允许将信号周期视作电压。

本文通过参考加以结合的Wiggers的题为“具有自动时基的数字存储示波器”的美国专利5,397,981中，描述了一种示波器系统，在该系统中，操作员可对于水平轴及所需信号周期数进行选择，产生并保持适当的显示。本文通过参考加以结合的Odenheimer等的题为“自调节示波器”的美国专利4,743,844中，描述了一种示波器系统，在该系统中，能根据输入信号对垂直放大器增益和偏移量、触发电平及数字转换器的取样率进行自动控制。

某些类似示波器的专用仪器被制造或被设计成恰当地响应更复杂的输入信号，例如电视视频信号。本文通过参考加以结合的Kleck等的题为“示波器的多标准视频选项”的美国专利5,027,058中，描述了一种能确定电视视频信号适应何种视频标准并相应调整水平扫描的示波器。用水平同步脉冲、双电平或三电平以及每帧线宽和线数来确定使用的是哪种视频标准。

象其他竞争者提供的示波器一样，Tektronix TDS300也提供了FFT(快速傅里叶变换)波形分析，用以将谱分析器以及传统示波器的一些功能合并到一个仪器中。这种内置的基于谐波(频率)的显示在电源设计和通信应用中证明是有用的。无论怎样，信号功率-频率视图都会提高洞察力。

本文通过参考加以结合的Berchin的题为“在例如数字示波器的数据采集系统中调整采集参数的方法和仪器”的美国专利5,375,067中，公开了另一种也在频域内分析信号的数字示波器。为了使性能最佳，该示波器针对特定的重复性波形自动将所获得的参数调整到最佳值。当在波形存储容量范围之内调节全部或基本全部波形时，对所获得的参数进行调节，使取样率足以避免输入波形的最高有效频率成分产生伪信号。

本文通过参考加以结合的Hansen等的题为“数字带通示波器”的美国专利4,802,098中，描述了一种能够同时显示时域波形和频域谱的示波器。自动调节通带带宽，以使时域显示中产生的伪信号最小。

本文通过参考加以结合的Ferguson的题为“用于调制域测量显示的自动定标”的美国专利5,138,252中，描述了一种方法，该方法用于检验输入信号并将调制域测量仪器设定为一种状态，这种状态将自动产生测量结果及稳定的、居中的、适当定标的信号显示。

本文通过参考加以结合的Jenq的题为“用于数据序列的采集、计算以及显示说明的测试系统”的美国专利5,081,592中，描述了一种电子设备测试系统，该系统具有可以对数据序列进行一组数学运算中的任一种运算并在新窗口中显示结果波形的附加性能。

现在市场上的示波器允许操作员触发由振幅(例如矮短脉冲)、逻辑状态或时间模式定义的脉冲，或由时间，例如脉冲宽度、短时脉冲波形扰动、转换速率、设置及保持、或超时限定的事件。将扩展的与常规的触发器结合也有助于显示视频及其他难于捕获的信号。在安装测试程序时，诸如此类的先进触发性能带来了很大的灵活度并极大地简化了测量任务。此外，现在市场上也可以得到自动进行并简化了功率测量、图像跳动分析及磁盘驱动器测量方面的软件。

在最新的一些示波器用户接口中，通过使用纵轴和水平轴旋钮或鼠标，用户可以观看放大或缩小的信号波形。“图像缩放”特征是既能“放大”又能“缩小”，通过“放大”放大图像，通过“缩小”压缩图像。通过在感兴趣的一个波形特征周围拖曳出一个框(例如用鼠标)，可以对该功能进行控制，然后在另一个垂直位置中观察被框住的放大为更详细视图的波形部分。

一个示波器厂家允许多达8种不同的视图波形垂直层叠，即全长但高度缩减。这些视图可以包括多达4个不同通道的视图，由一个数学函数计算器对那些通道的组合进行处理，并放大或缩小窗口。这些视图中的每一个都必须由操作员设置，并且所有视图至少在水平(时间)维度上彼此部分相关。一些示波器早已提供了显示“XY”显示的性能，还提供了常规的幅度-时间(YT)显示。XY显示将一个信号表示为另一个信号的函数(代替了作为时间的函数)。

现代数字示波器一般为用户提供一些存储并对所期望返回的设置进行标注的方法。这些频繁使用设置可以节省操作员的时间并避免不必要的混乱，或者记住如何达到相对模糊不清或偶尔使用的设置。这些现代示波器一般以菜单形式提供各种各样的设置选项，并可能会具有在上述某种“自动设定”或“自变换量程”的特征。如上所述，今天市场上很多数字示波器能够完成各种各样的自动测量。至少会有一个厂家提供表示拖出波形特征的测量图标，以使示波器能够进行由图标所表示的测量。

操作员观察不到波形是如何重显为它看上去的样子的，出现在操作员面前的是图标以及即时或滞后的标记，例如“工具提示”类型的标记，这种类型的功能用文字、缩略语、缩写词进行描述。这些文字、缩略语、缩写词仅在光标停止移动并静止在图标上时才出现。为使用这种特征，操作员必须要知道特定图标代表哪种测量。操作员通常看不到下一个波形图是怎样真实复现在视图中的，这种界面可以构造成这样：如果光标停在上面，可以通过“弹出式”临时消息来扩充永久消息。

所希望的是一种不同的、有更多图形的、有用的方法，该方法可将设置选择和进入其他视图的便利途径不断呈现在示波器操作员面前。

通过分时使用示波器的采集硬件产生信号的多个视图。仪器软件对输入信号进行一组测量，并根据测量结果对输入信号进行分类。特殊类型的信号暗示选择信号视图组。当相关视图是主视图时，操作员还看到其他视图的示例。初始主视图是用于这种类型信号的第一个推荐视图。显示较大且详细，并在屏幕上显示出测定值。以“活动”微缩视图显示备择视图，以简化形式并排显示在主视图旁边。通过点击它们，这些备择视图会变为主视图。操作员可以添加及修改这些视图。

每个视图都来自于自动完成并在屏幕上显示波形的一组测量。这些预选的测量是立即自动执行的，从而通常不需要进行任何操作就能满足操作员的需要。示波器软件也会设法预测并给出一个或多个用户所需的备择设置。不同的信号视图来自于不同的自动测量，这些测量结果作为对波形图像的注解显示出来。这些下一步的备择设置可列于常规菜单列表中，或以缩小尺寸显示，既可以是静态图标也可以是微缩的“活动”显示。这些图标的“活动”版本可以向用户准确展示下一个可用显示会是什么样子的，同时通过在一个相对最大尺寸的视图中对其进行显示来强调当前所显示的设置。

图1是“不规则”数字逻辑脉冲几个周期的显示示例。计算出高、低逻辑电平、过冲及下冲并显示在波形旁边，“不规则”是指信号的周期可变。

图2是显示上升沿的示例。自动测量上升时间、过冲及高、低逻辑电平并显示在波形旁边。

图3是具有可变占空系数即脉宽调制的“规则”逻辑信号的显示示例。“规则”指的是信号周期的周期恒定，而不是指占空比的变化或脉宽调制的出现。自动计算高、低电压电平及正、负过冲并显示在波形旁边。

图4是“规则”时钟脉冲的显示示例。显示的是大约一个半周期。自动计算周期、频率、正宽度及占空系数并显示在波形旁边。

图5是交流电源电压的显示示例。显示了稍多于一个周期。自动测量周期-均方根电压、周期-平均电压及交流频率并显示在波形旁边。

图6是交流电源瞬态信号的显示示例。显示了稍多于一个周期。自动测量最大、最小电压，以及周期-均方根电压、周期-平均电压并显示在波形旁边。

图7是半波整流交流信号的显示示例。所显示的频率是整流后的信号频率。自动测量频率、振幅及周期-均方根电压并显示在波形旁边。

图8是全波整流交流信号的显示示例。自动测量整流波形的频率、振幅及周期-均方根电压并显示在波形旁边。

图9是直流电压电平的显示示例。自动测量平均电压及峰-峰电压并显示在波形旁边。

图10是附加在直流电平上的明显的交流成分的显示示例。自动测量交流成分的频率和峰-峰电压以及整个信号的平均-均方根电压并显示在波形旁边。

图11是当没有明显的交流成分时附加在直流电平上的噪声的显示示例。自动计算噪声的峰-峰电压、直流电平的平均电压及均方根电压并显示在波形旁边。

图12是NTSC格式的电视视频信号的显示示例。该信号被自动定位，并提供增益、适当的刻度板以便在屏幕上显示最大信息量。

图13是PAL格式的电视视频信号的显示示例。该信号被自动定位，并提供增益、适当的刻度板，以便在屏幕上显示最大信息量。

图14是规则数字时钟信号波形的全尺寸显示示例。在该示例中，用图标表示的预测电流的视图和与下一步设置选择相关的视图显示在右侧。该视图具有波形所显示的与时间相关的许多测量结果，且这些视图是由右侧微缩显示的备择设置产生的。

图15是与图14所示同样的规则数字时钟信号的另一个全尺寸显示示例。在这个视图中，伴有许多与振幅有关的测量结果。此外，该视图是由右侧微缩显示的立即可用的备择设置产生的。

图16是图14和15所示规则数字时钟信号的上升沿的全尺寸视图，全尺寸视图右侧的五个微缩视图中间是该全尺寸视图的微缩视图。

图17是图14和15所示规则数字时钟信号的下降沿的全尺寸视图，全尺寸视图右侧的五个微缩视图中的第四个所显示的是该全尺寸视图的微缩视图。

图18是电视视频信号的全尺寸视图，在其旁边的是备择视图及以文字显示的与主显示有关的视频标准和示波器设置。

图19是微缩视图中前一个图的该图第二个备择视图所示的部分视频信号的全尺寸视图。

图20是微缩视图中前两个图的该图第三个备择视图所示的部分视频信号的全尺寸视图。

图21是微缩视图中前三个图的该图第四个备择视图所示的部分的、载色讯号视频信号的全尺寸视图。

图22是具有显著过冲的微处理器时钟信号的全尺寸视图及四个微缩视图。

图23是与图22所示相同波形的全尺寸视图，但在该图中，信号用与振幅相关的测量结果来标注。

图24是图22，23，24和25中第三个备择视图所示的放大了的上升沿的全尺寸视图。

图25是图22，23，24和25中第四个备择视图所示的放大了的下降沿的全尺寸视图。

图26显示是的交流电信号的电压-时间关系曲线视图，该信号与时间及电压相关的测量结果用文字显示在底部。

图27全尺寸显示了标记为奇次谐波的振幅-频率谱。该视图在图26中微缩显示。

图28是交流电干线中性线的电压-时间的全尺寸视图。该视图与时间及电压相关的测量结果标注。

图29是微缩显示在图28中第二位的信号全尺寸频率-时间谱，用奇次谐波标记。

以簇的形式给出成组的示波器设置，这些设置按照设置在适合于在对相同波形类型的适用性来进行分组。测试时，根据信号类型为操作员提供一个初始视图，然后该信号的备择取样视图以微缩的“活动”波形图像形式提供给操作员选择。点击取样波形来选取它并将其显示为主要波形。可以通过信号或测量类型，或通过操作员的选择，将视图组彼此链接起来。

输入信号可以根据类型自动分类，这些类型包括：不规则数字逻辑信号，即那些具有两个主要电压电平及可变周期的信号；规则逻辑信号，即那些以双电平信号为主，但循环-循环周期恒定(尽管脉冲占空系数不必恒定)的信号；交流功率电压，例如那些频率在50Hz、60Hz或400Hz的电压；已整流的交流功率电压，即包括半波、全波，又包括直流电压，包括其噪声及“嗡嗡声”分析。以及，总结一个未必完整的清单，根据如NTSC及PAL的许多标准中的任何一种的电视视频信号。

示波器要尽可能地设计成能够预先考虑到操作员下一步要进行的选择。因此，一个或更多的备择设置被自动作为下一组易于得到的设置选择，这些备择设置是用户可能会选用的。这些备择下一步设置可以有效地建立在一个常规菜单列表上，或微缩显示为静态图标或缩小的“活动”显示。这些“活动”型图标可以准确向用户展示下一个有效的显示的样子，同时在当前视图中将其全尺寸显示来加以强调。或者，可以选择一种类拟数字万用表的显示器。在这种显示器中，信号视图以缩图形式出现，而大部分显示空间用于传送与信号有关的信息，特别是各种各样测量的结果。

根据本发明的示波器连续基于将输入信号预定义为若干已预定义信号类型中的一种，提供一种自动设定功能。适当的仪器设置或设置组与每个信号类型分类有关。“设置”包括水平时基设置、垂直幅度放大系数(放大/衰减)设置、垂直信号偏移量设置、触发条件设置以及显示余辉及亮度设置。与给定信号类型相关的其中一种设置是缺省视图，该缺省视图一直使用到用户从对该信号类型有效的选择中选择另一个视图或使用通过示波器的选项及特征引出的装置。做为下一个视图的有效选择可以用静态图标或该视图的微缩活动显示来表示。

本发明的数字示波器具有“专家系统”，该“专家系统”可对信号类型以及从各自类型中提取出来的信息类型进行识别。通过进行一系列的自动测量并将测量结果与结合了每种不同信号类型定义的测量特性进行比较，将出现于示波器输入端的信号划分为其中一种已知类型。所进行的测量次数以及顺序会随前面的测量结果变化。或者，如果有足够的时间，每次要将信号分类时都进行所有测量。

通常，电压具体值梯级频率分布图是各种各样有助于信号分类的初始测量的依据。如果有的话，就将高、低电压电平显示为信号的正、负极值。从上述本发明背景技术部分中通过参考加以结合并讨论的专利审查可见，梯级频率分布图的产生及解释在数字示波器领域中公知的。自动测量组也包括连续正向及负向触发信号之间的时间测量。信号也被自动转化到频域中，在频域中可以提取与该信号有关的更多信息。

进一步划分成“规则”或“不规则”的逻辑信号可以通过“顶部”和“底部”两种截然不同的电压电平加以识别。如果是规则的逻辑信号，例如时钟信号，这些信号就具有在其基本频率上的主频频谱信号。不规则逻辑信号具有大量与其边沿相关的奇次谐波成分。根据频谱特性，可以测量出超出“顶部”和“底部”电压电平以外的偏移，并确定出过冲和下冲、噪声或交流成分。

在交流功率、有或没有交流“嗡嗡声”成分的直流电平、或噪声和瞬态的情况下，非逻辑信号的信号可以是正弦波。非逻辑信号也可以更复杂，例如电视视频信号，既包含交流和直流部分，又包含不同频率及电压电平的复杂组合区域。

图1是“不规则”数字逻辑信号几个周期的显示示例。计算出高、低逻辑电平和过冲、下冲并在波形旁边显示出来。“不规则”是指信号的周期可变。不管它们的周期或占空比如何，只显示三或四个周期的不规则信号。该显示中其他可选视图还有：上升沿、下降沿、或脉宽变化(叠加的)。

图2是上升沿的显示示例。自动测量出上升时间、过冲以及高、低逻辑电平并在波形旁边显示出来。为产生该显示，触发电平设定为50％(高、低电平之差的)。选择水平时基和位置以显示全部转变，以显示器的中间三分之一为中心，显示器的头三分之一和后三分之一显示上升沿前后的电平。

通过调整时基以显示最宽脉冲，可以显示不规则逻辑信号的脉宽变化，最好能够在有限时间内对其进行确定，然后在10％位置上触发并选择矢量积累和无限持久。

图3是具有可变脉冲占空系数或脉宽调制的“不规则”逻辑信号的显示示例。“不规则”是指信号周期的周期可变，而不是指占空比的变化或脉宽调制的出现。自动计算周期、频率、正脉冲宽度以及占空比并显示在波形旁边。

图4是“规则”时钟脉冲的显示示例。显示的是大约一个半周期。自动计算周期、频率、正宽度以及占空比并显示在波形旁边。

图5是交流电源电压的显示示例。显示的是稍多于一个周期。自动测量周期-均方根电压、周期-平均电压以及交流频率并显示在波形旁边。

图6是交流电瞬态信号的显示示例。给出的仍是稍多于一个周期。自动测量最大及最小电压以及周期-均方根电压、周期-平均电压并显示在波形旁边。该视图是在交流电源电压显示中的可选视图之一。

图7是半波整流交流信号的显示示例。自动测量频率、振幅及周期-均方根电压并显示在波形旁边。

图8是全波整流交流信号的显示示例。自动测量振幅及周期-均方根电压并显示在波形旁边。由于噪声的高电平处于波形的较低部分，因此测量梯级频率分布图是“模糊的”并显示“不稳定梯级频率分布图”的消息。在另一实施例中，与其说是由软件确定该波形出现特殊的测量问题且不能显示已测出的振幅，不如说是由信息警告操作员该问题的性质(当信号振幅低时，由于得到该特殊图象，“低信号振幅”警告也会显示出来)。

图9是直流电压电平的显示示例。自动测量平均电压及峰-峰电压并显示在波形旁边。

图10是附加在直流电平上的明显的交流成分的显示示例。自动测量交流成分的频率和峰-峰电压以及整个信号的平均-均方根电压并显示在波形旁边。

图11是当没有明显交流成分时附加在直流电平上的噪声显示示例。自动计算噪声的峰-峰电压、直流电平的平均电压及均方根电压并显示在波形旁边。

图12是NTSC格式的电视视频信号的显示示例。该信号被自动定位，并提供增益、适当的刻度板以便在屏幕上显示最大信息量。

图13是PAL格式的电视视频信号的显示示例。该信号被自动定位，并提供增益、适当的刻度板以便在屏幕上显示最大信息量。

信号类型的确定可指示使用哪组测量设置来显示信号。其中一种是缺省设置，该缺省设置自动用于信号的初始视图中。操作员可以选择这组设置中的其他设置，也可以用其他设置中的其中一种作为该组的缺省设置。当前信号类型的另一种适当的设置由操作员选择，这些设置可以以菜单项、图标乃至测试中的信号在其他设置中微缩“活动”视图的形式出现。

显示备择“活动”微缩视图，需要将多重设置复用到仪器的控制流中。该仪器硬件以分时、多任务操作模式运行，以使所需全部“活动”显示看起来好象“同时”显示出来。显然，各自时间密集的设置的集中多重设定可能使波形“停滞的”或“急动的”变化，但在通常情况下这不是问题。

图14显示的是几个与时间有关的所示测量结果的规则数字时钟信号。这些信号包括周期、频率、正宽度、负宽度以及脉冲占空系数。屏幕右侧所示四个微缩显示分别为：具有与时间相关的测量结果的当前全显示，所示波形相同但测量结果是所有与振幅相关而不是与时间相关的显示，上升沿以及下降沿。用于这种信号类型的该组设置不包括第五种选择，因此底部备择显示视图为空白。注意在顶部微缩显示中的水平箭头表示其代表与时间相关测量结果的波形显示，而在第二个(从顶部开始)微缩显示中的垂直箭头表示其代表与振幅相关测量结果的波形显示。

图15显示的是与图14右侧第二个方框中微缩所示相同的规则数字时钟信号。该波形的这个版本来自于收集的与振幅相关的测量结果。这些结果包括高、低电压电平、电压振幅、平均电压、峰-峰电压以及周期-均方根电压。此外，屏幕右侧所示的四个微缩显示分别为：图14中与时间相关的测量结果的显示，与其振幅相关的测量结果的当前显示，上升沿视图及下降沿视图。正如图14所示，由于该组设置不包括第五个视图，因此底部备择显示视图为空白。此外，在顶部的微缩显示中的箭头表示其代表如图14所示的与时间相关的测量结果的波形显示。同样，在第二个(从顶部开始)微缩显示中的垂直箭头表示其代表与振幅相关的测量结果的波形显示，该波形在图15中全尺寸显示。

图16是图14、15和16中第三个微缩视图所示规则数字时钟信号的上升沿的全尺寸视图。图16右侧的顶部和第二个微缩视图分别与图14和15中的全尺寸视图所示的波形相对应。图17以全尺寸视图显示图14、15、16和17中第四个微缩视图所示规则数字时钟信号的下降沿。在图16右侧的顶部和第二个微缩视图分别与图14和15的全尺寸视图所示的波形相对应。图17右侧中间的微缩视图是与图16全尺寸所示相同的上升沿。

图18显示的不仅是视频实线的视频波形。触发方式是在每条线上触发。显示方式为使用灰色标度将活动的频率分布图作为第三维显示信号。示值读数表示这是一个每帧525线的NTSC电视视频信号的全尺寸视图。与垂直轴及水平轴示波器设置和频道显示一样，该信息以文字形式显示在屏幕上。通过不同电视设置得到的备择视图在右侧微缩显示。顶部视图与全尺寸显示内容相同。下一个视图是可在任何区域触发的视图，再下一个视图为用户可选择线数的视图，最后一个视图是载色讯号视图。在电视视频信号显示中可以任意使用特殊电视刻度板。这种显示包括IRE及mV视频刻度板。

图19显示的不仅是一个完整的视频帧。这是右侧第二个微缩视图的全尺寸版本，与图18所示视图相同。图20显示的是该系列中的第三个图形，该视图全尺寸显示了屏幕右侧所示的该电视信号的第三个微缩视图。图20是显示垂直回扫期间的视频波形。触发方式为在新帧开始时触发。右侧第四个微缩视图为载色讯号，在图21中全尺寸显示，为该电视信号系列中的最后一个。

图22、23、24和25显示了具有相当大过冲的微处理器时钟信号的不同视图。与图14-17一样，在该序列中的每个连续全尺寸视图与每个图中右侧所示微缩视图中的其中一个相对应。图22是该信号的全尺寸视图，该信号与时间相关的测量结果用文字显示在屏幕底部。图23是相同视图，在屏幕底部用文字显示与振幅相关的测量结果。在该视图中也可以显示平均过冲的电压值。图24是上升沿的放大视图，图25是相同信号下降沿的放大视图。后两个信号分别用高、低电压电平、其差值以及上升和下降时间间隔作注释。

图26显示的是交流电信号的电压-时间视图，底部文字所示为该信号与时间和电压相关的测量结果。在图27中全尺寸显示图26右侧所示的第二个微缩视图。这是一个标注有奇次谐波的振幅-频率谱。图28是交流电主中性线的电压-时间视图。用与时间及电压相关的测量结果作注释。图29全尺寸显示了图28和29所示的第二个微缩视图。图28所示信号的振幅-频率谱也用奇次谐波标注。

下面的信号类型表显示了各种信号类型的来源、属性以及自动测量，但不一定是对其进行分类的全面或唯一方法。

                              信号类型表

类型	来源	属性	测量
				交流(线)功率	出口，变压器	50或60HZ任意振幅非常小的直流偏移量近似正弦	频率均方根电压直流偏移量，如果大于额定值谐波畸变，如果…寄生噪声

半波整流的交流电	Wall-wart电源消费品低速控制，例如，吹风机	50或60HZ任意振幅直流偏移量，峰值的25％范围：基频@50％峰值偶次谐波	频率均方根(或峰值)电压直流偏移量，如果大于正常谐波畸变，如果…寄生噪声
				全波整流交流电	所有电源类型Wall-wart电源消费品	频率＝2X线任意振幅直流偏移量，峰值的50％适当定义的范围基频频率加所有谐波	频率均方根电压直流偏移量，如果大于正常谐波畸变，如果…寄生噪声
直流电(或“无信号”)	任何直流源或电平	非常小的峰-峰值as％和绝对	直流电压，平均峰-峰值变化交流电或噪声尖锋信号
				矩形波系	快速过渡的两个电压电平	可由梯级频率分布图检测谱随占空系数变化	频率占空系数直流偏移量，高低平均值峰值振幅
三角波系	全部转换，无电平	来自梯级频率分布图的线索检查单调性检查线性	频率直流偏移量，高低平均值峰值振幅不对称程度
				锯齿形，a.k.a斜坡	具有非常快速/垂直边的三角	公知谱可识别的三角波类型	频率直流偏移量，高低平均值峰值振幅

正弦波	非50Hz或60Hz及接近零偏移量	单峰频率谱	频率振幅：峰值，峰-峰值，以至RMS直流偏移量(如果不为零)谐波畸变，如果…
				数字逻辑	不均匀矩形波，通常低接近零，高类型@3v或5v	双电平梯级频率分布图检查已知逻辑族的电平	高、低电压上升及下降时间阻尼振荡，过冲/下冲频率，如果规则其他脉宽变化允许跳到视图边沿
串行数据	编码的ASCII数据	双电平梯级频率分布图外观随协议变化	电压电平识别出的协议如果可能，显示数据流
				I2C	串行协议	如果使用额外导线，使用两个通道	位速率被访问的设备被传送的数据
脉宽调制	用于控制设备	双电平梯级频率分布图可变脉冲宽度	高、低电压基本周期(或频率)调制说明
				调幅及调频	通信测试	识别频谱	载波及调制频率调制电平振幅直流偏移量，如果出现
视频	已知标准新兴标准	涉及扫描的频谱	标准扫描速率，行数特殊测量？
				音频/声音	应用？	频谱＜20KHz	频谱，实时
斩波的正弦波	按周期调整功率	线频率频谱高次谐波	线频率，电压％电压接通时间信号的均方根

已调制交流电载波

电力线上的数据

可以选择已存储的用户选项，或先建立然后再选择来设置模板。无论何时，当用户建立唯一的设置并通过按钮或点击屏幕上的指示点表示该设置应当被保存时，都可以形成用户建立的模板。然后要求操作员建立一个用于识别并进入该新设置模板的名称。除与缺省设置有关的设置外，操作员也可以进行新设置或其他组设置中已存在的部分设置。与操作员相关的设置组既可以是以前就有的，也可以是新的。先有的设置组既可以是仪器提供的，也可以是用户以前建立的。

仪器软件所提供的设置组具有标准的名称，这些名称描述了信号类型或其所要使用的工作环境的类型。用户建立的那些设置组也可以具有面向信号、面向工作环境的名称、基于个体的名称或基于这些名称组合的名称。这将允许不同的用户能够对在功能上与那些其他个体相似的设置组进行用户定制，尽管如此，却可将它们区分开。

设置组也具有软件能够对其功能进行识别的属性。这些属性可以包括以下功能特性：触发、测量与时间相关的特征、测量与振幅相关的特征、比较等。用户可以要求查看按照特征信息组织起来的设置组，从而允许其寻找特殊类型的设置，以及那些最初由软件或示波器提供的设置组。

尽管已经图示并描述了本发明的最佳实施例，但对于本领域的技术人员来说，可以在不脱离本发明必要特征的情况下，对本发明做出修改和变化，这是显而易见的。以下的权利要求书覆盖了所有这些变化和修改。

Claims (6)

1、一种数字示波器的操作方法，该方法包括以下步骤：处理信号样本以产生多个活动视图，每个活动视图均为一个多视图组中的一部分；

显示主要波形视图；

用测量结果注释主要波形视图；

将备择信号视图作为进行下一步设置选择的可见选项；并根据操作员的输入实现备择信号视图的设置选择。

2、根据权利要求1的数字示波器的操作方法，该方法包括的步骤还有：操作员对备择视图的选择进行修改。

3、根据权利要求1的数字示波器的操作方法，该方法包括的步骤还有：进行一组适当的测量。

4、根据权利要求1的数字示波器的操作方法，该方法包括的步骤还有：将显示波形放大使之更大、更突出。

5、根据权利要求1的数字示波器的操作方法，该方法包括的步骤还有：用两种尺寸显示视图；

用两种尺寸中较大的尺寸显示主要视图；及

用两种尺寸中较小的尺寸显示备择视图。

6、根据权利要求1的数字示波器的操作方法，在该方法中将多个视图进行组织，每个视图都是将一组仪器设置应用到被测试信号类型所得到的结果；及

将多个视图排列为可同时显示的一组视图。

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