一种基于数字补偿的精度调节方法及数字示波器技术

一种基于数字补偿的精度调节方法及数字示波器，包括：获取信号的数字波形数据；对数字波形数据中每一个数据点的数值进行随机数补偿，得到该数据点的数值对应的多个补偿值；对各个补偿值分别进行数字增益配置，得到一一对应的多个配置值；截取各个配置值，分别得到与该数据点的数值同位数的第一值；根据第一值对信号的波形进行显示。由于获得的第一值呈现出数值连续、相同数值占比小的分布状态，且没有缺失中间数值，使得利用这些第一值进行波形显示时就会让波形呈现出无折线且平滑的显示效果，利于提高技术人员对信号波形的观察体验。

A method of precision adjustment based on digital compensation and digital oscilloscope

A precision adjustment method and digital oscilloscope based on digital compensation, including: obtaining digital waveform data of signal; random number compensation for each data point in digital waveform data to obtain multiple compensation values corresponding to the data point; digital gain configuration for each compensation value to obtain one-to-one corresponding multiple configuration values; intercepting each configuration value The first value of the same digit with the value of the data point is obtained respectively, and the waveform of the signal is displayed according to the first value. Because the first value obtained shows a distribution state of continuous value, small proportion of the same value, and there is no missing intermediate value, when using these first values for waveform display, the waveform will show a non broken line and smooth display effect, which is conducive to improving the observation experience of technicians on the signal waveform.

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字补偿的精度调节方法及数字示波器
本专利技术涉及示波器
，具体涉及一种基于数字补偿的精度调节方法及数字示波器。
技术介绍
由于半导体技术的发展，运放底噪指标越来越好，电源纹波越来越低，使得示波器应用场景也越来越多，从测量运放底噪到测量开关电源，示波器需要使用到的电压档位也越来越广，档位支持从低至百uV级到高达数十V级，并且，档位支持可以调整的偏置电压范围是各级电压档位的正负数十倍或更广范围。偏置电压的调整一般是通过DAC（数字模拟转换器）来实现，既要适配高至数十V级的范围，又要适配低至百uV级的电压档位，这对DAC以及DAC外围的运放电路要求较高。直流增益精度（是指输入大于半个屏幕的直流信号在示波器测量到的误差值）和直流偏置精度（是指有偏置调节加上直流信号测量值后的误差值）作为数字示波器的重要技术指标，代表着数字示波器在垂直方向上的准确可信性。提高直流增益精度和直流偏置精度时，如果全部从硬件的设计考虑，成本就会比较高，有时候采用软件算法来满足一些性能指标，既降低了成本，还具有一定的灵活性。当前，数字示波器的增益由衰减网络以及可调增益放大器共同决定，衰减网络是起到一个粗调作用，一般有一倍衰减至十倍衰减，几十倍衰减至一百倍衰减；而可调增益放大器起到一个细调作用，其放大倍数可从几十倍到零点几倍，但是也存在一定的步进值，步进值的精细度不一定能满足数字示波器所有档位下都具有很高的增益精度。这就造成了现代数字示波器在有些电压档位下的直流增益精度不够高，容易导致某些电压档位下的信号波形出现明显的折线，影响波形信号的观察效果；特别是在在小电压档位下，由于DAC分辨率不够高，导致调节通道偏移时会使得波形偏置要么不变化，要么是跳跃式变化，出现波形调节变化不连续显示的现象。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是如何提高现有数字示波器的直流增益精度和直流偏置精度，以及如何解决小电压档位下调节通道偏移和波形偏置显示变化不连续的问题。为解决上述技术问题，本申请提供一种基于数字补偿的精度调节方法及数字示波器。根据第一方面，一种实施例中提供一种基于数字补偿的精度调节方法，包括：获取信号的数字波形数据；所述数字波形数据由所述信号经过模数转换而得到；对所述数字波形数据中每一个数据点的数值进行随机数补偿，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值；对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，得到一一对应的多个配置值；截取各个所述配置值，分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值；根据所述第一值对所述信号的波形进行显示。所述对所述数字波形数据中每一个数据点的数值进行随机数补偿，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值，包括：根据预设的扩展位数对所述数字波形数据中每一个数据点的数值所对应的模数转换编码进行末端扩位，得到末端扩位后形成的多个随机值；根据所述扩展位数对各个所述随机值进行第一数值量化处理，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值；所述第一数值量化处理是将各个所述随机数除以二的第一指数次幂，所述第一指数为所述扩展位数。所述对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，得到一一对应的多个配置值，包括：将各个所述补偿值分别乘以预先设置的乘法系数，以对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，依据计算结果得到各个所述补偿值一一对应的多个配置值。所述乘法系数的设置过程包括：获取可变增益放大器的理论系数和实际系数，以及获取所述扩展位数与所述模数转换编码位数之和；所述可变增益放大器用于对所述信号进行放大调节，以将放大调节后的信号进行模数转换而得到所述数字波形数据；根据所述实际系数与所述理论系数比较后的结果进行第二数值量化处理，计算得到所述乘法系数；所述第二数值量化处理是将所述实际系数与所述理论系数比较后的结果乘以二的第二指数次幂，所述第二指数为所述扩展位数与所述模数转换编码位数之和。所述截取各个所述配置值，分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值，包括：对各个所述配置值分别进行舍入处理，以保留所述配置值的整数位上的数值；依据所述舍入处理的结果分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值。所述根据所述第一值对所述信号的波形进行显示，之后还包括：依次设置所述信号的波形中每一行显示像素所对应的第一配置值，利用多个所述第一配置值改变所述信号的波形中多行显示像素对应的偏置编码，以根据所述偏置编码对对应的多行显示像素进行偏置显示调整；所述第一配置值用于通过一个模拟偏置电压信号调整所述信号的波形中对应的一行显示像素，所述偏置编码用于通过多个模拟偏置电压信号调整所述信号的波形中对应的多行显示像素；判断当前设置的所述第一配置值未引起所述偏置编码发生改变时，设置所述第一配置值可调整的一行显示像素所对应的第二配置值，以根据所述第二配置值对该行显示像素进行偏置显示补偿；所述第二配置值用于通过一个数字偏置波形调整所述信号的波形中对应的一行显示像素；判断当前设置的所述第一配置值引起所述配置编码发生改变时，根据改变后的偏置编码对对应的多行显示像素进行偏置显示调整，且将所述第二配置值复位。根据第二方面，一种实施例中提供一种数字示波器，包括：衰减网络，用于对输入的信号进行衰减调节，以输出第一调节信号；可调增益放大器，用于对所述第一调节信号进行放大调节，以输出第二调节信号；模数转换器，用于对所述第二调节信号进行模数转换，以输出所述信号的数字波形数据；控制器，与所述模数转换器连接，用于根据上述第一方面中所述的精度调节方法对所述数字波形数据进行精度调节，以及根据精度调节后得到的第一值控制形成所述信号的波形；显示器，用于对所述信号的波形进行显示。所述的数字示波器还包括偏置调节电路、阻抗变换网络；所述控制器包括波形处理单元和中央处理单元；所述中央处理单元与所述偏置调节电路、所述波形处理单元连接，用于根据上述第一方面中所述的精度调节方法依次设置所述信号的波形中每一行显示像素所对应的第一配置值，利用多个所述第一配置值改变所述信号的波形中多行显示像素对应的偏置编码；在所述中央处理单元判断当前设置的所述第一配置值未引起所述偏置编码发生改变时，设置所述第一配置值可调整的一行显示像素所对应的第二配置值，且将所述第二配置值发送至所述波形处理单元；在所述中央处理单元判断当前设置的所述第一配置值引起所述配置编码发生改变时，根据改变后的偏置编码对对应的多行显示像素进行偏置显示调整，且将所述第二配置值复位；所述偏置调节电路内设有数模转换器，用于响应于所述第一配置值以产生多个模拟偏置电压信号；所述阻抗变换网络与所述衰减网络、所述可调增益放大器和所述偏置调节电路连接，用于利用所述偏置调节电路产生的多个模拟偏置电压信号对所述衰减网络输出的第一调节信号进行信号叠加，形成新的第一调节信号且输入至所述可调增益放大器，以使得所述可调增益放大器对所述新的第一调节信号进行放大调节且形成新的第二调节信号，也使得所述模数转换器对所述新的第二调节信号进行模数转换后输出所述信号的新的数字波形数据；所述波形处理单元用于根据上述第一方面中所述的精度调节方法对所述新的数字波形数据进行精度调节，输出精度调节后得到的新的第一值；所述波形处理单元还用于根据所述第二配置值对所述新的第一值所对应的一行或多行显示像素进行偏置显示补偿，以及根据所述新的第一值和偏置显示补本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字补偿的精度调节方法，其特征在于，包括：获取信号的数字波形数据；所述数字波形数据由所述信号经过模数转换而得到；对所述数字波形数据中每一个数据点的数值进行随机数补偿，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值；对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，得到一一对应的多个配置值；截取各个所述配置值，分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值；根据所述第一值对所述信号的波形进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于数字补偿的精度调节方法，其特征在于，包括：获取信号的数字波形数据；所述数字波形数据由所述信号经过模数转换而得到；对所述数字波形数据中每一个数据点的数值进行随机数补偿，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值；对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，得到一一对应的多个配置值；截取各个所述配置值，分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值；根据所述第一值对所述信号的波形进行显示。2.如权利要求1所述的精度调节方法，其特征在于，所述对所述数字波形数据中每一个数据点的数值进行随机数补偿，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值，包括：根据预设的扩展位数对所述数字波形数据中每一个数据点的数值所对应的模数转换编码进行末端扩位，得到末端扩位后形成的多个随机值；根据所述扩展位数对各个所述随机值进行第一数值量化处理，得到所述数据点的数值对应的多个补偿值；所述第一数值量化处理是将各个所述随机数除以二的第一指数次幂，所述第一指数为所述扩展位数。3.如权利要求2所述的精度调节方法，其特征在于，所述对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，得到一一对应的多个配置值，包括：将各个所述补偿值分别乘以预先设置的乘法系数，以对各个所述补偿值分别进行数字增益配置，依据计算结果得到各个所述补偿值一一对应的多个配置值。4.如权利要求3所述的精度调节方法，其特征在于，所述乘法系数的设置过程包括：获取可变增益放大器的理论系数和实际系数，以及获取所述扩展位数与所述模数转换编码位数之和；所述可变增益放大器用于对所述信号进行放大调节，以将放大调节后的信号进行模数转换而得到所述数字波形数据；根据所述实际系数与所述理论系数比较后的结果进行第二数值量化处理，计算得到所述乘法系数；所述第二数值量化处理是将所述实际系数与所述理论系数比较后的结果乘以二的第二指数次幂，所述第二指数为所述扩展位数与所述模数转换编码位数之和。5.如权利要求3所述的精度调节方法，其特征在于，所述截取各个所述配置值，分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值，包括：对各个所述配置值分别进行舍入处理，以保留所述配置值的整数位上的数值；依据所述舍入处理的结果分别得到与所述数据点的数值同位数的第一值。6.如权利要求1-5中任一项所述的精度调节方法，其特征在于，所述根据所述第一值对所述信号的波形进行显示，之后还包括：依次设置所述信号的波形中每一行显示像素所对应的第一配置值，利用多个所述第一配置值改变所述信号的波形中多行显示像素对应的偏置编码，以根据所述偏置编码对对应的多行显示像素进行偏置显示调整；所述第一配置值用于通过一个模拟偏置电压信号调整所述信号的波形中对应的一行显示像素，所述偏置编码用于通过多个模拟偏置电压信号调整所述信号的波形中对应的多行显示像素；判断当前设置的所述第一配置值未引起所述偏置编码发生改变时，设置所述第一配置值可调整的一行显示像素所对应的第二配置值，以根据所述第二配置值对该行显示像素进行偏置显示补偿；所述第二配置值用于通过一个数字偏置波形调整所述信号的波形中对应的一行显示像素；判...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭鑫，刘仲胜，郑文明，
申请(专利权)人：深圳市鼎阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44