CN103257259B - 包括多个数据获取路径的数字示波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括多个数据获取路径的数字示波器。一种数字示波器包括：被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流的采样单元；被配置为存储和处理第一数字样本流以产生第一数据集的第一获取系统；被配置为与第一获取系统相独立地存储和处理第一数字样本流以产生第二数据集的第二获取系统；以及显示系统，该显示系统被配置为同时以第一格式显示第一数据集并且以与第一格式不同的第二格式显示第二数据集。

Description

包括多个数据获取路径的数字示波器

技术领域

本发明涉及包括多个数据获取路径的数字示波器。

背景技术

数字示波器是一种用于观察电信号的电子测试仪器。数字示波器的用户通常将示波器探头应用于待测试器件（DUT）以测量感兴趣的信号。然后，示波器探头将信号传送给模数转换器（ADC），该模数转换器将信号转换成数字样本流。然后该数字样本流被发送给数据获取系统，在数据获取系统中数字样本流被处理并存储以随后显示为数字波形。

数据获取系统一般按周期性更新周期进行操作。例如，在典型的更新周期中，数据获取系统从数字样本流中捕获预定数目的数字样本，处理所捕获的样本（例如利用触发器或时间基准控制器），并将它们传送给显示系统以作为波形而被呈现。在连续的更新周期之间，可能存在死区时间（dead-time），其中数据获取系统不存储和捕获数字样本流中的一些部分。换言之，数据获取系统可能忽略一些可用信息。这可能会引起问题，例如在用户不能观察到以恰好落入死区时间内的规则间隔发生的毛刺的情况下。

除了忽略掉一些可用信息以外，传统的数字示波器还可能在它们测量和显示被采样数据的方式上是受限的。例如，大多数传统示波器不会生成通常在数字电压计（DVM）上得到的连续测量结果，例如关于均方根（RMS）电压或者最小和最大电压的数值显示。因此，想要得到这些类型的测量结果的用户可能就需要使用示波器和DVM两者来测量单个DUT的特性。

鉴于传统数字示波器的这些和其它缺点，存在对在无需过多成本或复杂性的情况下能够提供改善的测量和显示能力的数字示波器的一般需求。

发明内容

在一代表性实施例中，一种系统包括：被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流的采样单元；被配置为存储和处理第一数字样本流以产生第一数据集的第一获取系统；被配置为与第一获取系统相独立地存储和处理第一数字样本流以产生第二数据集的第二获取系统；以及显示系统，该显示系统被配置为同时以第一格式显示第一数据集并且以与第一格式不同的第二格式显示第二数据集。

在另一代表性实施例中，一种系统包括：被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流的第一采样单元；被配置为存储和处理第一数字样本流的获取系统；被配置为对第一数字样本流进行下采样以产生第二数字样本流的第二采样单元；以及显示系统，该显示系统被配置为将第一数字样本流显示为电压波形并且同时以数值格式显示第二数字样本流。

在另一代表性实施例中，一种系统包括：被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流的第一采样单元；被配置为存储和处理第一数字样本流的获取系统；被配置为对第一数字样本流进行下采样以产生第二数字样本流的第二采样单元；被配置为确定第二数字样本流在时间窗口上的最小值和最大值的控制器；以及被配置为呈现指示最小值和最大值的条形图（bar graph）的显示系统。

附图说明

结合附图阅读下面的具体实施方式将最好地理解所描述的实施例。只要实际可用，相似的标号指示相似的元件。

图1是根据代表性实施例的数字示波器的示图。

图2是根据代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器的示图。

图3是根据另一代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器的示图。

图4是根据另一代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器的示图。

图5是根据另一代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器的示图。

图6A和6B是根据代表性实施例的以不同格式显示数据的示波器显示器的各种显示配置的示图。

图7A和7B是示出了根据代表性实施例的包括条形图的示波器显示器的一些部分的示图。

图8A和8B是示出了根据代表性实施例的对来自不同示波器通道的数据的颜色编码显示的示图。

具体实施方式

在以下的具体实施方式中，为了说明而非限制的目的，公开具体细节的代表性实施例被给出以提供对本发明教导的全面理解。然而，本领域普通技术人员应当明白，受益于本公开，脱离这里所公开的具体细节的根据本发明教导的其它实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，关于公知设备和方法的描述可以被省略以不模糊对示例实施例的描述。这些方法和装置显然在本发明教导的范围内。

这里所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而不希望是限制性的。所定义的术语不限于在本发明教导的技术领域内通常所理解和接受的所定义术语的技术和科学意义。在说明书和所附权利要求中所使用的术语“一”、“一个”和“这个”包括单数和复数指代二者，除非上下文清楚地作出了不同说明。因而，例如“一个设备”包括一个设备和多个设备。

所描述的实施例一般地涉及数字示波器和相关的操作方法。在某些实施例中，数字示波器包括能够独立地处理和显示数字样本流的多个数据获取路径。这些不同的路径可以被用于例如通过一个路径以波形格式显示数字样本，并且同时通过另一路径以数值格式显示数字样本。

在一个实施例中，数字示波器利用两个独立的数据获取系统处理数字样本流以产生两个数据集。这些数据集随后被以两种不同的格式显示在示波器显示器上。第一格式例如可以是触发波形（triggered waveform）。第二格式例如可以是数值格式或条形图。

在一些实施例中，两个数据获取系统包括传统示波器处理模块和低速采样电路。示波器处理模块可以包括例如用于生成触发波形的触发器和时间基准控制器（timebasecontrol）、获取存储器等。低速采样电路可以通过诸如现场可编程门阵列（FPGA）之类的门控累加器和控制器的组合而被形成。低速采样电路可以连续地与示波器处理模块相独立地运行，以使得即使在示波器处理模块不在获取数据时低频测量也是可用的。例如，如果示波器数据获取被停止或者通道被关闭，则低频测量结果仍然可以被显示。

在一些实施例中，低速采样电路所获取的数据可以用诸如七段译码器之类的数值格式或诸如条形图之类的图形格式来显示。对该数据的捕获和显示可允许用户无需修改地利用传统示波器探头获取传统示波器测量结果（例如波形）和DVM测量结果（例如直流（DC）或RMS电压）。根据下面对特定实施例的描述，某些实施例的这些和其它益处将变得很清楚。

图1是根据代表性实施例的数字示波器100的示图。在该实施例中，使用单个数据获取路径来捕获和显示波形。该实施例可以与其中使用多个数据获取路径来捕获并以不同格式显示示波器数据的其它实施例进行对比。此外，该实施例示出了通常可被包括在示波器处理模块中的某些组件，但是为了简单起见这些组件在其它附图中不被具体示出。这些组件及其各种变体大多是本领域技术人员非常了解的，因此将不进行详细描述。

参考图1，数字示波器100包括衰减器105、垂直放大器110、ADC115、获取存储器120、显示器数字信号处理器（DSP）125、显示器130、触发器系统135、时间基准系统140和控制器145。衰减器105接收并衰减来自诸如示波器探头之类的输入源的输入信号。示波器探头通常被连接到DUT以便进行测试或测量。输入信号被传输通过垂直放大器110，该垂直放大器110根据示波器100的当前设置来调节输入信号。接下来，输入信号被ADC115采样以产生数字样本流。然后，数字样本被传送到获取存储器120，数字样本被存储在获取存储器120中以供显示器130的随后显示。

触发器和时间基准系统135、140控制数据获取的定时。因此，它们会影响最终显示在显示器130上的波形。触发器系统135、时间基准系统140和获取存储器120的组合可以被总地称为数据获取系统。一旦波形已被数据获取系统所获取，显示器DSP125就控制显示器130来显示波形数据。

如图1中的各个箭头所示，控制器145生成用于控制示波器100所执行的各种操作的控制信号或命令。例如，控制器145可以控制衰减、触发、时间基准管理和波形显示。控制器145可以根据位于显示器130附近或者在单独的设备上的用户接口的输入而被配置。

图2是根据代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器200的示图。这些路径中的一个路径可以包括用于显示波形数据的数据获取系统，例如图1中所示的。这些路径中的另一路径可以是相对较低速的路径，该路径将由诸如ADC之类的采样单元产生的多个样本进行组合以便实现诸如DC电平和RMS值之类的低速测量。测量结果可以按各种方式进行组合，例如平方的平均或求和以产生RMS值。该附加路径的使用可以允许即使其它路径被停止或者在忙于分析所获取的数据的情况下，也能连续存取来自ADC的高分辨率低采样率的数字化数据。

参考图2，数字示波器200包括采样单元205、第一数据获取系统210、第二数据获取系统215和显示系统220。

采样单元205被配置为对从示波器探头接收的模拟信号进行采样以产生第一数字样本流。采样单元205可以包括例如具有相对较高采样率的ADC，用于对高频输入信号进行数字化。

第一数据获取系统210被配置为存储和处理第一数字样本流以产生第一数据集。一般来说，数据获取系统或者获取系统可以是获取供显示在示波器上的数据的任意构件或构件集。第一数据获取系统210可以包括例如图1中所示的示波器处理模块。例如，第一数据获取系统210可以包括获取存储器、触发器和时间基准控制器等等。相应地，第一数据集可以包括将被显示为触发波形的波形数据。

第二数据获取系统215被配置为与第一数据获取系统相独立地存储和处理第一数字样本流以产生第二数据集。第二数据获取系统215可以包括例如另一采样单元，该采样单元通过对第一数字样本流中的数字样本进行平均、计算它们的RMS值或者仅仅是取出每一组样本的代表性子集来组合这些数字样本。平均值可以例如通过对多个数字样本进行求和再除以被求和的样本的总数来计算，或者通过计算某种其它形式的平均值（例如中值、模或加权平均）来计算。取决于数字样本被组合的方式，第二数据获取系统215可以存储不同类型的信息。例如，为了计算RMS值，第二数据获取系统215可以存储第一数字样本流中的每个数字样本的平方值，然后通过根据平方值计算RMS值来生成第二数据集。

第二数据获取系统215可以按各种方式被控制以对第一数字样本流进行采样或其它处理。例如，第二数据获取系统215可以响应于来自诸如FPGA之类的基于硬件的控制器或者诸如运行采样或数据处理例程的处理器之类的基于软件的控制器的异步信号来进行采样。这些控制器还可以被用于例如执行对样本的平均或用于生成RMS值的计算。

显示系统220被配置为同时以第一格式显示第一数据集并且以不同于第一格式的第二格式显示第二数据集。显示系统220可以包括例如一个或多个显示器DSP与光栅器（rasterizer）和其它常见显示组件的组合。第一格式可以是例如如上所述的波形。同时，第二格式可以是数值格式，例如更传统地用于DVM测量结果的七段译码器。例如通过在单个示波器显示器内创建分开的窗口，第一和第二数据集可以被同时显示。因此，用户可以同时查看基于相同输入信号的不同类型的信息。

图3是根据另一代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器300的示图。该实施例可以被看作是其中第二数据获取单元包括采样单元的图2的实施例的更具体的示例。

参考图3，数字示波器300包括第一采样单元305、数据获取系统310、第一控制器315、第二采样单元320、第二控制器325和显示系统330。

第一采样单元305被配置为对从示波器探头接收的模拟信号进行采样以产生第一数字样本流。第一采样单元305可以按照与图2的采样单元205类似的方式被实现。数据获取系统310被配置为存储并处理第一数字样本流以产生第一数据集，并且可以按照与图2的第一数据获取系统210类似的方式被实现。

第二采样单元320被配置为对第一数字样本流进行下采样以产生第二数字样本流。该下采样可以例如通过以下方式来完成：对第一数字样本流中的样本组进行组合以形成第二数字样本流。例如，利用N:1的采样率，第二采样单元320可以将来自第一数据流的N个连续样本组合成第二数字样本流中的一个样本。样本的组合可以按各种方式来执行，例如平均、计算RMS值等等。

显示系统330被配置为将第一数字样本流显示为电压波形，而同时以数值格式显示第二数字样本流。例如，这可以按照参考图2所描述的方式来执行。因此，第二数字样本流可以按诸如七段译码器格式之类的数值格式被显示，而第一数字样本流被显示为波形。此外，七段译码器可以按各种方式被配置或格式化以方便用户或者向用户提供附加的信息。例如，七段译码器格式可以根据模拟信号的示波器通道被进行颜色编码，或者可以被放大以使得在距离为探头的长度的位置处仍可以被看到。

第一控制器315被配置为控制第一数字样本流的显示。例如，第一控制器可以与数据获取系统310的获取存储器进行交互以在每个更新周期中取回（retrieve）波形，并且随后将所取回的波形发送给显示系统330的光栅器或显示缓冲器。

第二控制器325与第一控制器315相独立地操作并被配置为控制第二数字样本流的显示。例如，第二控制器325可以与代表第一数字样本流的波形的更新相独立地更新第二数字样本流的数值显示。

一般地，第二采样单元320所获取的样本与第一数字样本流相比可以被视为低频测量结果。这些低频测量结果可供连续显示，即使当数据获取系统310被停止或相对应的示波器通道未被显示时亦是如此。

图4是根据另一代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器400的示图。在该实施例中，一个数据获取路径包括例如图1中所示的示波器处理模块，并且另一数据获取路径包括对由ADC生成的数据流执行下采样的门控累加器。

参考图4，数字示波器400包括放大器405、ADC410、数据接收器415、数据获取系统420、门控累加器425、累加器控制器430和计算机435。数据获取系统420可以被看作是例如图2中所示的第一数据获取系统，并且门控累加器425及相关组件可以被看作是例如图2中所示的第二数据获取系统。因此，结合图2所描述的某些特征及相关实施例也可以应用于图4的实施例。

放大器405接收来自示波器探头的模拟输入信号并将该信号传送给ADC410。ADC410对模拟输入信号进行采样以生成第一数字样本流。数据接收器415接收并扇出第一数字信号流。扇出通常会降低每个通信路径的数据速率，但是会增加路径数目。在数据接收器415的任一侧，总的数据速率是相同的。这种安排的一个好处是它允许门控累加器425以较慢的时钟速率运行，同时利用并行化来避免丢失数据。

门控累加器425被配置为接收第一数字样本流，对多个连续区间中的每个区间期间的多个数字样本进行累加，并对在每个区间中累加的样本进行组合以产生具有比第一数字样本流更低的采样率的第二数字样本流。例如，利用N:1的转换率，门控累加器425可以累加每个区间期间的N个样本并输出这N个样本的总和或平均值。在一些实施例中，门控累加器425通过确定在每个区间中累加的样本的平均值来组合这些样本，在一些其它实施例中，门控累加器425通过计算样本的RMS值来组合样本。

在一些实施例中，门控累加器425响应于由累加器控制器430异步生成的控制信号来组合所累加的样本。例如，门控累加器425可以只在门使能信号生效（assert）时累加样本并对所累加样本的数目进行计数以计算它们的平均值。在这种实施例中，门使能信号被激活的时段定义了采样孔径或者样本被累加的时间。累加器控制器430可以通过调节该采样孔径来动态地调节门控累加器425的定时或采样分辨率。这些调节可以例如根据用户配置的设置而被执行。

数据获取系统420包括与图1中所示的相类似的示波器处理模块。例如，数据获取系统420可以包括用于获取供数字示波器400显示的波形的触发器系统、时间基准系统和存储器。

如图4中的虚线框所示，数据获取系统420和门控累加器425可以被形成在与数字示波器400的其它组件分隔开的单个专用集成电路（ASIC）上。此外，在一些实施例中，数据获取系统420和门控累加器425被形成在第一芯片上，而累加器控制器430被形成在第二芯片上。例如，第一芯片可以包括ASIC，而第二芯片包括FPGA。在一些实施例中，FPGA控制门控累加器425的门使能信号，然后将累加器加和值与样本计数器值一起读取并存储在FPGA内的环形缓冲器中。或者，这些功能可以用软件而非FPGA来实现。另一种选择是与门控累加器425一起在ASIC中实现累加器控制器430。

计算机435读取累加器控制器430（例如FPGA）所获得的加和值和样本计数。基于加和值和样本计数，计算机435确定针对每个采样孔径而累加的数字样本的平均值。通过平均，数字样本的分辨率可以被提高，例如大约对于每4个样本数一位。此外，计算机435不仅可以计算平均值，还可以计算RMS值或者与所采样信号相关的其它量。对于RMS值或其它测量结果，门控累加器425、累加器控制器430或计算机435可能需要计算附加的中间值，例如对于RMS值需要计算输入数字样本的平方。测量结果的带宽一般由采样孔径和ADC410的采样频率决定。

图5是根据另一代表性实施例的具有多个数据获取路径的数字示波器500的示图。在图5中，示波器显示器的两个部分被显示为具有从同一数字样本流产生的两种不同形式的数据。这些不同的显示可能是特别有用的，例如在用户想要观察DUT的波形形状和DVM测量结果这二者的情况下。在传统情况下，在交互测试或调试会话期间，用户可能需要使用示波器和DVM两者来观察这些DUT属性。此外，在传统情况下用户可能需要使用两组探头、两个用户接口、两个读出屏幕、两个控制输入设备和两种输入控制方法。

在传统的示波器中，可以利用存储器中的传统的被触发的获取数据进行与这些DVM测量类似的测量。然而，如果用户在检查低频信号，则用户必须配置示波器探头对若干周期进行获取以进行准确测量。当获取和处理等待时间被包括且该等待时间影响评估DUT的整体用户效率时，这可能会产生比感兴趣的信号慢很多倍的测量更新速率。这个等待时间可能会使这些测量结果的效用变得非常低并且大大减慢DUT测试和测量。此外，直到示波器被配置为在感兴趣的设置下触发并且信号将合适的属性呈现给触发器系统时，才可以进行类似DVM的测量。这可能会导致完全不能进行这种测量。

参考图5，数字示波器500包括一些与数字示波器400相同的特征。具体而言，数字示波器500包括放大器405、ADC410、数据接收器415、数据获取系统420和计算机435。这些特征按与数字示波器400中基本相同的方式进行操作，例外是计算机435接收和处理可以经过也可以不经过门控累加器的数据。第一数字样本流可以利用各种可用的数据传送协议或机制中的任一种从数据接收器415传送到计算机435。然后，计算机435可以处理数字样本以产生诸如平均值、RMS值等之类的测量结果。此外，虽然未被示出，但是在数据接收器415和计算机435之间可存在中间组件，例如门控累加器425的替代物或替换物。

如图5中所示，经数据获取系统420处理后的第一数字样本流作为波形505被显示在示波器显示器上，并且经计算机435处理后的第二数字样本流（例如低速数据流）按照七段格式510被显示在示波器显示器上。在图5的示例中，七段显示以毫伏为单位示出输入信号的DC值。

在一些实施例中，七段格式510可以具有相对较大的尺寸以允许在一定距离处查看，例如距离为探头的长度。这可以允许用户在一定距离处探测DUT的同时查看所显示的数值值。七段显示格式还有一个好处，即看起来与很多DVM的显示类似。换言之，因为用户可能习惯于以七段格式读取DVM测量结果，所以按这种格式在示波器显示器上显示DVM测量结果可能是有用的。应当注意这种七段格式不要求是诸如惯用液晶显示器（LCD）所形成的那些七段格式之类的传统的七段显示。反而，这种七段格式可以被用于仿真另一图形显示接口或者任何其它合适的用于显示数据的技术中的七段显示的样子。

图6A和6B是根据代表性实施例的被配置为以不同格式显示数据的示波器显示器的各种显示配置的示图。图6A和6B的示例可被用于例如同时显示图5的实施例中的波形和数值数据。

参考图6A，在第一显示配置600中，第一显示窗口605显示通过第一数据获取路径获取的数字样本的波形，并且第二显示窗口610显示从用于生成该波形的同一组数字样本通过第二数据获取路径生成的数据的数值显示。在第一显示配置600中，第二显示窗口610被嵌入在第一显示窗口605中，这可能会模糊所显示的波形的一部分，但是可以便于同时查看两个显示窗口。

参考图6B，在第二显示配置600’中，第一显示窗口605和第二显示窗口610被并排放置。这允许完整地查看两个显示窗口，但是比第一显示配置600要大。

图7A和7B是示出了根据代表性实施例的包括条形图的示波器显示器的一些部分的示图。条形图例如可以被包括在如图6A和6B中所示的次要（secondary）显示窗口中。

参考图7A，显示窗口700包括第一部分705、第二部分710和第三部分715。第一部分705显示以毫伏为单位测量的通过第二数据获取路径得到的DC电压测量结果。第二部分710在从-2.0伏到+2.0伏的范围内显示条形图。第三部分显示正在被测量的信号的频率。

第二部分710中的条形图指示被测信号在预定时间窗口（例如最后3秒）上的最小、最大和当前电压。该窗口可以被自动更新以使得它保持运行平均值而不需要用户输入来进行重设。这种显示可能在如下情况下是有用的：用户想要快速查看某个值在过去的短时间段内变化多少，并且用户还需要测量结果随着探头的移动而被调节。

参考图7B，第二部分710中的条形图是水平条形图，该条形图有指示在时间窗口中已被测量的最小电压的左侧720、指示时间窗口中的最大电压的右侧730以及指示当前（即实时）电压测量结果的线725。该条形图的宽度提供了对在时间窗口中信号的变化范围的指示，这可以指示出各种电效应，例如DC信号的漂移或AC（交流）信号的最大幅度摆动。

如上所述，条形图被自动调节以保持移动平均值，所以当用户在DUT上的不同测试点之间移动示波器探头时条形图不需要被重设。此外，它提供了条形图内的实时电压值，该实时电压值可被容易地与最小和最大值进行比较。此外，该条形图还可以包括对在时间窗口上的平均值的指示。

图8A和8B是示出了根据代表性实施例的来自不同示波器通道的数据的颜色编码显示。图8A和8B中所示的测量结果通常是通过次要数据获取路径得到的，例如与图5-7中所示的数值测量结果类似。

图8A示出了通过第一通道测量的信号的AC RMS值。该测量结果被用第一颜色“颜色1”编码以指示它是通过第一通道获得的。图8B示出了通过第二通道测得的信号的DC电压。该测量结果被用第二颜色“颜色2”编码以指示它是通过第二通道获得的。这些测量结果的颜色编码可以允许用户清楚地识别出哪个探头针正在被用来生成测量值，即使在距离显示器的一定距离（该距离例如是探头的长度）处亦是如此。因此，颜色编码对于那些有兴趣同时观察DUT的很多特性的用户而言是有益的。

与图6中所示的显示窗口一样，图7和图8中的显示窗口可以按多种可选择的配置来被安排。例如，这些窗口可以被叠放在波形格框上，它们可以被显示在图形界面的侧边栏中，或者它们可以被显示在与波形显示分开的画面中。

包括形成条形图的值的图7和图8中所示的数值值可以由控制器或计算机来确定，例如在图2至5的次要数据获取路径中所示的那些控制器或计算机。例如，诸如FPGA之类的控制器可以被用于确定第二数字样本流在滚动的时间窗口上的最小和最大值，并且随后将所确定的值发送给显示系统，该显示系统被配置为呈现指示最小和最大值的条形图。

如前所述，在数字示波器中使用多个数据获取路径可以允许用户同时获取和查看多种测量结果，而不需要使用附加的示波器探头并且也基本不会增加数字示波器的复杂度。此外，在单个示波器中显示示波器测量结果和DVM测量结果二者对于习惯于用这两种不同类型的测量结果来表征单个DUT的工程师来说可能尤其有用。此外，使用大尺寸的七段显示、条形图和配有颜色的测量结果可以使用户更容易同时或组合地了解不同形式的信息。

在某些实施例中，次要数据获取路径可以很容易地在诸如ASIC和FPGA之类的现有示波器硬件环境下被实现，从而允许节省成本的设计。另外，次要数据获取路径有可能用相对少量的电路来实现，这也有利于成本节省。此外，诸如图2-5中所示的之类的次要获取路径不需要改变示波器的模拟设计，这也使得增加的成本和复杂度最小化。

次要数据获取路径一般可以用任意模拟示波器通道输入来实现。因此，通常不需要双探头或者专门探头。此外，该路径还可以存取来自高性能示波器ADC的全带宽采样的示波器数据，这与使用单独的ADC或单独输入的方法相比可以允许更高采样率的数据和更高带宽的测量结果。此外，通过对ADC样本进行平均，测量结果的幅度分辨率可以被提高到高于ADC的分辨率。

一般来说，所描述的实施例不局限于特定种类的示波器。例如，这些实施例可以利用台阶类（bench class）示波器。此外，这些实施例不局限于多探头的示波器，例如可以结合单个探头的示波器来使用。所描述的实施例也不局限于特定的数据获取技术，例如被触发的数据捕获，因此它们可能实现相对快速的测量响应时间。

此外，所描述的实施例不局限于多通道示波器中的单个通道。反而，某些实施例中的示波器可以包括同时操作来生成针对多个通道中的每个通道的补充测量结果的多个数据获取路径。这些补充测量结果可以包括例如针对每个通道的DVM测量结果。不同获取路径中的每个路径可以包括例如独立的控制单元、采样器或累加器以及如上所述的各种实施例。此外，附加的DVM测量结果可以被同时显示在示波器的多个七段显示中。例如，在图6B中，次要显示窗口610可以被扩展为包括堆叠在第一显示窗口605的右侧上的多个七段显示读数。使用多个次要获取路径可以进一步减少生成多个DVM或示波器测量结果所需要的探头组的数目，同时允许所有数据被清楚地显示在单个用户显示器上。

虽然这里公开了代表性的实施例，但是本领域普通技术人员可以理解，根据本发明教导的多种变形是可能的并且在所附权利要求的范围内。因此，本发明只被限制在所附权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种系统，包括：

采样单元，该采样单元被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流；

第一获取系统，该第一获取系统被配置为存储和处理所述第一数字样本流以产生第一数据集；

第二获取系统，该第二获取系统被配置为与所述第一获取系统相独立地存储和处理所述第一数字样本流以产生第二数据集；以及

显示系统，该显示系统被配置为同时以第一格式显示所述第一数据集并且以不同于所述第一格式的第二格式显示所述第二数据集，

其中，所述第一数据集和所述第二数据集分别均没有存储在第一获取系统和第二获取系统外部的存储器中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二获取系统组合所述第一数字样本中的数字样本以产生具有比所述第一数字样本流低的采样率的第二数字样本流。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二获取系统包括累加器，该累加器被配置为接收所述第一数字样本流，累加在多个连续区间中的每个区间期间的多个数字样本，并将在每个区间中累加的样本进行组合以产生所述第二数字样本流。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二获取系统存储所述第一数字样本流中的每个数字样本的平方值。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二获取系统通过根据所述平方值计算均方根(RMS)值来生成所述第二数据集。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一格式包括被触发的波形，并且所述第二格式包括数值格式。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述数值格式是七段显示格式。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括：被配置为控制所述第一数据集的显示的第一控制器，以及被配置为与所述第一控制器相独立地控制所述第二数据集的显示的第二控制器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二获取系统被形成在单个专用集成电路(ASIC)上。

10.根据权利要求3所述的系统，其中所述累加器通过确定在每个区间中累加的样本的平均值来组合这些样本。

11.根据权利要求3所述的系统，其中所述累加器被配置为响应于由控制器异步生成的控制信号来组合在每个区间中累加的样本。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一获取系统和所述累加器被形成在第一芯片上，并且所述控制器被形成在第二芯片上。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一芯片包括专用集成电路(ASIC)，并且所述第二芯片包括现场可编程门阵列(FPGA)。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述采样单元包括模数转换器(ADC)。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一获取系统包括存储器、触发器系统和时间基准系统。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二获取系统包括控制器，该控制器存储用于处理所述第一数字样本流以产生第二数据集的软件。

17.一种系统，包括：

第一采样单元，该第一采样单元被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流；

获取系统，该获取系统被配置为存储和处理所述第一数字样本流；

第二采样单元，该第二采样单元被配置为对所述第一数字样本流进行下采样以产生第二数字样本流；以及

显示系统，该显示系统被配置为将所述第一数字样本流显示为电压波形并且同时以数值格式显示所述第二数字样本流，

其中，第一数字样本流和第二数字样本流都没有存储在获取系统外部的存储器中。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述数值格式是七段译码器格式。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述七段译码器格式被根据所述输入信号的示波器通道进行颜色编码。

20.根据权利要求17所述的系统，还包括：被配置为控制所述第一数字样本流的显示的第一控制器，以及与所述第一控制器相独立地操作并被配置为控制所述第二数字样本流的显示的第二控制器。

21.根据权利要求17所述的系统，还包括多个获取路径，该多个获取路径同时操作来生成针对多个示波器通道中的每一个通道的数值测量结果，其中所述显示器被配置为同时显示所述数值测量结果。

22.一种系统，包括：

第一采样单元，该第一采样单元被配置为对从示波器探头接收的输入信号进行采样以产生第一数字样本流；

获取系统，该获取系统被配置为存储并处理所述第一数字样本流；

第二采样单元，该第二采样单元被配置为对所述第一数字样本流进行下采样以产生第二数字样本流；

控制器，该控制器被配置为确定所述第二数字样本流在时间窗口上的最小值和最大值；以及

显示器，该显示器被配置为呈现指示所述最小值和最大值的条形图，其中，第一数字样本流和第二数字样本流都没有存储在获取系统外部的存储器中。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述控制器还被配置为确定在所述时间窗口上的电压的平均值，并且所述显示系统还被配置为在所述条形图上呈现所述平均值。

24.根据权利要求22所述的系统，其中所述控制器还被配置为确定电压的当前值，并且所述显示系统还被配置为在所述条形图上呈现所述当前值。

25.根据权利要求22所述的系统，其中所述条形图是水平条形图，该水平条形图包括指示所述最小值的左侧和指示所述最大值的右侧。