CN112946337B - 一种信号的高精度测量方法及数字示波器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种信号的高精度测量方法及数字示波器，其中高精度测量方法利用每次分配的单次偏移量对模拟信号进行多次的电压偏置调节，在采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变时得到叠加信号相对于模拟信号产生的总偏移量，进一步得到采样点的实际电压值。本申请技术方案在不提高ADC分辨率的情况下，利用电压偏置调节方式来更精准地确定模拟信号上任意采样点的幅值大小，从而得到测量误差更小的采样点实际电压值，由于在不增加数字示波器硬件成本的条件下有效提高了垂直测量精度，使得中低端数字示波器在高精度测量场合依然能够发挥作用。

Description

一种信号的高精度测量方法及数字示波器

技术领域

本申请涉及示波器的技术领域，具体涉及一种信号的高精度测量方法及数字示波器。

背景技术

示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具，现在的示波器多以数字示波器为主，因具有波形触发、存储、显示、测量、分析等功能而日益普及，随着科技及市场需求的快速发展，数字示波器被认为是工程师们的眼睛，其将作为一种必要的工具而用来应对工程师们的测量挑战。

数字示波器能够将模拟电信号进行数字可视化的转换和显示，伴随着被测电路***的日益复杂化，工程师对电路的测量精度要求也越来越苛刻，这就需要数字示波器有足够的垂直分辨率来提高自身的垂直测量精度。以往的数字示波器多采用8位分辨率的模数转换器（ADC）把模拟信号转换为数字信号，因为有限的分辨率则致使数字信号的量化噪声较大，最终导致垂直测量精度较低。虽然提高垂直分辨率可以使用高分辨率的ADC，但是高分辨率ADC的价格昂贵，只在高端数字示波器上应用，若应用在中低端数字示波器上并不划算；并且，使用高分辨率ADC会带来更多的数据，从而对数字示波器中储存器、处理器的性能提出更高的要求，必然提高数字示波器的硬件成本。

对数字示波器的垂直测量精度影响较大的是ADC的量化误差，若采用8位分辨率的ADC则理论上具有256个电压等级，在考虑到ADC的线性度和显示屏的分辨率等因素时满屏信号对应的只有200个电压等级；例如，对于显示格数8div、垂直档位100mV/div的数字示波器，满屏电压为800mV，那么垂直方向上的量化误差为800mV/200=4mV，这一4mV的量化误差在高精度测量应用中是不可以接受的情况，因此有必要进一步减小数字示波器在垂直方向上的量化误差。若使用12位分辨率的ADC，则在满屏电压100mV/div下ADC的量化误差是800mV/3200=0.25mV，如此虽然可大幅减小量化误差并提高垂直测量精度，但是这种数字示波器的价格非常高，TI品牌的12位分辨率的ADS5400数字示波器的价格是$952.16，而同品牌的8位分辨率的ADC081000数字示波器的价格仅为$87.12。所以从应用成本方面考虑，采用更高分辨率ADC的数字示波器更适宜用在高端示波器上，中低端的数字示波器还是采用8位分辨率的ADC为主。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是如何提高中低端数字示波器的垂直测量精度。为解决上述问题，本申请提供一种信号的高精度测量方法及数字示波器。

根据第一方面，本申请提供了一种信号的高精度测量方法，包括：获取模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1；根据所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对所述模拟电压范围进行等份划分，并分配所述模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量；根据每次分配的单次偏移量对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量；所述第二采样点和所述第一采样点在所述模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置；根据所述总偏移量确定所述模拟信号上的第一采样点在所述模拟电压范围内所处的划分区域，换算得到所述第一采样点的实际电压值；所述第一采样点的实际电压值对应的测量误差小于所述模拟信号在ADC处理时的量化误差。

所述获取模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1，包括：获取所述模拟信号参与ADC处理所用的ADC分辨率位数，以及所述模拟信号对应的每帧数字波形显示所用的分度数目和垂直档位，计算得到所述模拟信号在ADC处理时的量化误差；获取所述模拟信号参与电压偏置调节所用的DAC分辨率位数和电压偏置范围，计算得到所述模拟信号在电压偏置调节时的最小偏移量；对所述量化误差和所述最小偏移量的商运算结果进行取整，得到所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1。

所述根据所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对所述模拟电压范围进行等份划分，并分配所述模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量，包括：对所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2的商运算结果进行取整，得到等分数目对所述模拟电压范围进行等份划分，设定每个等份的划分区域为所述模拟信号进行电压偏置调节时波形垂直偏移的一个移动单位；所述偏移数目N1大于所述精度控制参数N2；对所述偏移数目N1的二分之一取整以得到所述模拟信号首次进行电压偏置调节时的单次偏移量，对得到的取整结果再进行二分之一取整以得到所述模拟信号下一次进行电压偏置调节时的单次偏移量，直至得到的单次偏移量等于所述精度控制参数N2；每次得到的单次偏移量包括若干个所述移动单位。

所述根据逐次分配的单次偏移量对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量，包括：根据首次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第一垂直方向上的电压偏置调节，判断本次调节形成的叠加信号上的第二采样点的ADC编码值是否发生跳变；若否则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号继续进行第一垂直方向上的电压偏置调节，若是则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第二垂直方向上的电压偏置调节；对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，直到各次参与调节的单次偏移量递归到所述精度控制参数N2，从而使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变；根据各次参与调节的单次偏移量和对应的垂直方向确定所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量。

所述根据所述总偏移量确定所述模拟信号上的第一采样点在所述模拟电压范围内所处的划分区域，换算得到所述第一采样点的实际电压值，包括：当形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生跳变时，则利用所述模拟电压范围进行等份划分的数目减去所述总偏移量包括的所述移动单位的数目，计算结果为所述第一采样点所在划分区域的序号；当形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值刚刚发生跳变时，则利用所述模拟电压范围进行等份划分的数目加1，再减去所述总偏移量包括的所述移动单位的数目，计算结果为所述第一采样点所在划分区域的序号；根据所述第一采样点所在划分区域的序号确定所述第一采样点在所述模拟电压范围内的实际电压值。

在得到所述第一采样点的实际电压值之后还包括：利用所述第一采样点的实际电压值对所述模拟信号进行时域测量，将时域测量结果和/或所述第一采样点的实际电压值进行显示。

根据第二方面，本申请提供了一种数字示波器，包括：数模转换器，用于产生每次电压偏置调节所用的偏置信号；偏置调节电路，用于依据所述偏置信号产生模拟偏置电压；阻抗变换网络，用于在输入的模拟信号上叠加所述模拟偏置电压，形成叠加信号；模数转换器，用于对所述叠加信号进行ADC处理，得到所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值；处理部件，与所述数模转换器和所述模数转换器连接，用于向所述数模转换器发送所述偏置信号对应的控制码字，并从所述模数转换器获取所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值，以及通过上述第一方面中所述的高精度测量方法得到所述第一采样点的实际电压值。

所述处理部件包括：配置模块，用于获取所述模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1；分配模块，用于根据所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对所述模拟电压范围进行等份划分，并分配所述模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量；控制模块，用于根据每次分配的单次偏移量对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量；所述第二采样点和所述第一采样点在所述模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置；计算模块，用于根据所述总偏移量确定所述模拟信号上的第一采样点在所述模拟电压范围内所处划分区域，换算得到所述第一采样点的实际电压值；所述第一采样点的实际电压值对应的测量误差小于所述模拟信号在ADC处理时的量化误差。

所述的数字示波器还包括衰减网络和可调增益放大器：所述衰减网络用于接入所述模拟信号并对所述模拟信号进行衰减处理，以及将衰减处理后的信号输入至所述阻抗变换网络；所述可调增益放大器用于对所述阻抗变换网络输出的叠加信号进行增益调节，并将增益调节后的调节信号输入至所述模数转换器。

根据第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述第一方面中所述的高精度测量方法。

本发明的有益效果是：

上述实施例提供了一种信号的高精度测量方法及数字示波器，其中高精度测量方法利用每次分配的单次偏移量对模拟信号进行多次的电压偏置调节，在采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变时得到叠加信号相对于模拟信号产生的总偏移量，进一步得到采样点的实际电压值。本申请技术方案在不提高ADC分辨率的情况下，利用电压偏置调节方式来更精准地确定模拟信号上任意采样点的幅值大小，从而得到测量误差更小的采样点实际电压值，在不增加数字示波器硬件成本的条件下有效提高了垂直测量精度，使得中低端数字示波器在高精度测量场合依然能够发挥作用。

附图说明

图1为本申请一种实施例中数字示波器的结构示意图；

图2为另一种实施例中数字示波器的结构示意图；

图3为处理部件的结构示意图；

图4为对模拟信号进行波形偏移的原理示意图；

图5为本申请中信号的高精度测量方法的流程图；

图6为配置偏移数目的流程图；

图7为对模拟电压范围进行等份划分和分配单次偏移量的流程图；

图8为对模拟信号进行多次的电压偏置调节的流程图；

图9为计算第一采样点的实际电压值的流程图；

图10为对ADC编码值对应的模拟电压范围进行等份划分的示意图；

图11为一种实施例中对模拟信号进行电压偏置调节的示意图；

图12为又一种实施例中数字示波器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

实施例一、

请参考图1，本实施例公开一种数字示波器，该数字示波器1主要包括阻抗变换网络11、模数转换器12、处理部件13、数模转换器14和偏置调节电路15，下面分别说明。

数模转换器14也称为DAC器件，其与处理部件13连接，由处理部件14向数模转换器14发送数字型的控制码字，然后数模转换器14将控制码字转换为每次电压偏置调节所用的偏置信号。这里的控制码字是DAC器件的输入指令，可以为数字组合编码，不同的编码形式使DAC器件输出不同调节作用的偏置信号；这里的偏置信号为模拟电信号而且能够决定电压偏置的方向和大小。

偏置调节电路15也称为直流偏置电路，其与数模转换器14连接，能够依据输入的偏置信号产生模拟偏置电压。在一个具体实施例中，偏置调节电路15可采用晶体三极管构成共射放大电路，那么晶体三极管构成的共射放大电路要做到不失真地将偏置信号进行电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏，合理设置它的工作点，从而通过外部电路的设置使晶体三极管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位。

阻抗变换网络11也称为阻抗变换器，可与偏置调节电路15、外部的模拟信源连接，用于从模拟信源接收模拟信号以及在输入的模拟信号上叠加偏置调节电路15产生的模拟偏置电压，形成叠加信号。在电子电路中模拟信源与负载器件之间通常以传输线连接，这时需解决负载器件与传输线的匹配，使传输线上的模拟信号无反射地传输到负载器件；同时也需解决模拟信源与连有负载器件的传输线的阻抗匹配问题，使模拟信源传送最大功率给负载器件；那么在传输线两端的连接处，阻抗匹配的解决要依靠阻抗匹配网络来实现，达到负载器件阻抗与模拟信源内阻抗的特定配合关系。在阻抗变换网络11进行阻抗变换与匹配的过程中，可在输入的模拟信号上叠加模拟偏置电压来对模拟信号的波形大小进行调整，不仅能够改善模拟信号的性能，还能实现模拟信号的波形移动，为查看和测量模拟信号提供方便。

模数转换器12也称ADC器件，与阻抗变换网络11连接，主要用于对阻抗变换网络11输出的叠加信号进行ADC处理，得到模拟信号上第一采样点的ADC编码值。由于模数转换器12实现了模拟量到数字量的转换作用，所以模拟转换器12对模拟信号的采样过程也是对模拟信号上各个采样点的数字编码过程，由于各个采样点均具有编码结果，所以能够将叠加信号转换为对应的数字信号；这里为了便于说明，将模拟信号上任一采样点的编码结果用第一采样点的ADC编码值来进行表示，这里的第一采样点即为模拟信号上的任意一个采样点。

处理部件15与数模转换器14和模数转换器12连接，用于向数模转换器14发送偏置信号对应的控制码字，并从模数转换器12获取模拟信号上第一采样点的ADC编码值，以及通过内置的高精度测量方法得到第一采样点的实际电压值。关于高精度测量方法将在下文的实施例二中进行详细说明。需要说明的是，处理部件15可采用微处理器、CPU、FPGA等器件，只要能够运行高精度测量方法对应的程序并实现相关的逻辑功能即可，具体的器件类型不做限制。

进一步地，参见图2，数字示波器1还包括衰减网络16和可调增益放大器17，目的是改善数字示波器1对模拟信号的处理性能以及适应模拟信号的幅值测量范围；下面对衰减网络16和可调增益放大器分别进行说明。

衰减网络16也称衰减器，可连接于阻抗变换网络11，用于接入模拟信号并对模拟信号进行衰减处理，以及将衰减处理后的信号输入至阻抗变换网络11。可调增益放大器17也称VGA器件，可设于阻抗变换网络11和模数转换器12之间的信号通道上，用于对阻抗变换网络11输出的叠加信号进行增益调节，并将增益调节后的调节信号输入至模数转换器12。在一个具体实施例中，参见图2，可调增益放大器17还可与数模转换器14的输入端连接，那么处理部件13不仅可把控制码字发送给数模转换器14，还能够发送给可调增益放大器17，从而对可调增益放大器的增益进行配置。

需要说明的是，衰减网络16和可调增益放大器17主要作用是调节模拟信号，以适应模拟信号的幅值范围（从最小幅值到最大幅值）；衰减网络16起到对大信号进行衰减的作用，而可调增益放大器起到对小信号进行放大的作用。

进一步地，参见图2，数字示波器1还包括显示器18，显示器18与处理部件13连接，用于对模拟信号对应的数字波形进行显示，或者对处理部件13的一些处理结果进行显示；显示器18的类型以及对显示内容的显示形式不做限制。

在本实施例中，对于模拟信源输出的模拟信号（如稳压直流信号、正弦波信号、矩形波信号等），模拟信号经过衰减网络16后输入到阻抗变换网络11后叠加合适的模拟偏置电压，叠加形成的叠加信号输入到可调增益放大器17进行增益调节后形成调节信号，调节信号到达模数转换器12转换为数字信号，数字信号在处理部件13经过进一步处理后就可通过显示器18展示出来。

在本实施例中，可利用数模转换器14（即DAC器件）和偏置调节电路15产生模拟偏置电压的最小偏移量。数模转换器14和偏置调节电路15相互配合来为模拟信号的波形提供垂直方向上的电压偏置，那么用整个电压偏置范围除以DAC所有编码值，就可以计算得出最小偏移量。比如，在100mV/div的垂直档位下，偏置调节电路15可以提供±2V的偏置量，即4V的电压偏置范围，在使用16位分辨率的DAC情况下，通过数模转换器14和偏置调节电路15能够产生模拟偏置电压的最小偏移量为4V/2^16=0.06mV，从而使用最小偏移量的整数倍电压值来叠加在模拟信号上，进而在幅度垂直方向上对模拟信号的波形进行上移或下移。

在本实施例中，由于衰减网络16、阻抗变换网络11、可调增益放大器17、模数转换器12、处理部件13、数模转换器14、偏置调节电路15和显示器18均是数字示波器的常用组件，在实际应用中也会设置成如图2中所示的组件连接关系，所以这里不再对这些常用组件的电路结构进行详细说明。

对数字示波器1的垂直精度影响较大的是模数转化器12的量化误差，中低档的数字示波器传统一般使用8位分辨率的ADC器件，即有2^8=256个等级，再考虑到ADC器件的线性度和显示器的分辨率等因素，最终满屏信号对应的只有200个等级。对于分度数目8div、垂直档位100mV/div的数字示波器，则满屏电压是800mV，那么量化误差可表示800mV/200=4mV，这种量化误差在高精度测量应用中是不可以接受的结果，本申请技术方案就是致力于如何在当前数字示波器硬件结构的限制下通过处理部件的软件算法来进一步提高数字示波器的垂直测量精度。

参见图2和4，调节信号经过模数转换器12的ADC处理时会得到各采样点的ADC编码值，编码形成数字信号并以每帧数字波形的形式显示出来，那么时域显示状态下，纵坐标代表电压幅值，横坐标代表时间。对于模拟信号上的任意一个采样点，如第一采样点，若用n表示第一采样点的ADC编码值，则前一个采样点和后一个采样点的ADC编码值分别为n-1、n+1；ADC编码值n对应的模拟电压范围可表示为b1-b2，电压范围大小等于ADC器件的量化误差，具体数值范围是F*（n+0.5）/2^R至F*（n+4.5）/2^R，其中n为ADC编码值的序号（n越大则采样点的电压幅值越大），F是ADC器件的模拟电压输入满量程范围，R是ADC器件的分辨率位数。若第一采样点的实际电压处于模拟电压范围b1-b2内，那么第一采样点的实际电压无论是在波形a1的位置，还是再波形a2的位置都将被归为同一个ADC编码值n，将无法进一步确定第一采样点的实际电压是处于波形a1、a2的哪一个位置。为了达到有效判别第一采样点的实际电压的目的，本申请技术方案通过直流偏置对模拟信号的波形进行垂直移动，若在第一采样点的波形上叠加一个正向的模拟偏置电压并移动到波形a3的位置，此时第一采样点的ADC编码值将跳变为n+1，只要能够得到波形的偏移量就可推算出波形在模拟电压范围b1-b2中的哪一个位置，即可得到第一采样点的实际电压；当然，若在第一采样点的波形上叠加一个反向的模拟偏置电压并移动到波形a4的位置，此时第一采样点的ADC编码值将跳变为n-1，只要能够得到波形的偏移量就可推算出波形在模拟电压范围b1-b2中的哪一个位置，此时也可得到第一采样点的实际电压。

为了准确获得第一采样点的波形在电压偏置调节中的偏移量，就需要使得电压偏置调节的最小偏移量远小于ADC器件的量化误差。比如，模数转换器12采用8位分辨率时，ADC器件的量化误差为4mV；若数模转换器14采用16位分辨率的DAC80501芯片，则可使得偏置调节电路15产生的模拟偏置电压的最小偏移量达到0.06mV，那么处理部件13就能够增加或者减小DAC的控制码字来灵活配置模拟偏置电压，从而精细化地对第一采样点的波形进行垂直幅度调节，准确将波形移动到波形a3或者波形a4的位置。

在本实施例中，参见图2和图3，处理部件13包括配置模块131、分配模块132、控制模块133和计算模块134，分别说明如下。

配置模块131主要是用于获取模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，从而配置获得模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1。

分配模块132与配置模块131连接，主要是用于根据偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对模拟电压范围进行等份划分，并分配模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量。

控制模块133与分配模块132连接，主要用于根据每次分配的单次偏移量对模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到叠加信号相对于模拟信号产生的总偏移量；这里的第二采样点和第一采样点在模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置。

计算模块134与控制模块133连接，主要用于根据总偏移量确定模拟信号上的第一采样点在模拟电压范围内所处划分区域，换算得到第一采样点的实际电压值；这里的第一采样点的实际电压值对应的测量误差小于模拟信号在ADC处理时的量化误差。

在本实施例中，为了使数字示波器1实现波形显示和时域测量的功能，计算模块134还能够利用第一采样点的实际电压值对模拟信号进行时域测量（如查看幅值、寻找峰值、测量周期、计算频率等），然后将时域测量结果和/或第一采样点的实际电压值发送至显示器18以进行显示，如此便于用户查看模拟信号的数字波形和模拟信号的时域测量结果。

关于处理部件13中配置模块131、分配模块132、控制模块133、计算模块134的具体功能将在下文的实施例二中进行详细说明。

实施例二、

在实施例一中公开的数字示波器的基础上，本实施例中公开一种信号的高精度测量方法，该高精度测量方法的执行载体是图1至图3中数字示波器1的处理部件13。请参考图5，本实施例中的高精度测量方法主要包括步骤210-240，下面分别说明。

步骤210，处理部件13中的配置模块131获取模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1。

步骤220，处理部件13中的分配模块132根据偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对模拟电压范围进行等份划分，并分配模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量。

步骤230，处理部件13中的控制模块133根据逐次分配的单次偏移量对模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到叠加信号相对于模拟信号产生的总偏移量。

需要说明的是，这里的第二采样点和第一采样点在模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置，由于模拟信号对应的数字信号是以一帧帧的数字波形进行显示的，那么为了表征某一个采样位置处采样点波形的移动情况，这里用每帧数字波形中相同采样位置处的采样点为例，对该采样点在每次电压偏置调节后的ADC编码值进行分析；比如，每帧数字波形具有采样序号1-100的采样位置，可将其中采样序号为50的采样位置定为观察对象，分析采样序号50处的采样点在每次电压偏置调节前后的ADC编码值，然后进一步得到该采样点波形在多次电压偏置调节之后的总偏移量。

步骤240，处理部件13中的计算模块134根据总偏移量确定模拟信号上的第一采样点在模拟电压范围内所处的划分区域，换算得到第一采样点的实际电压值。

需要说明的是，第一采样点在模拟电压范围内所处的划分区域代表了第一采样点的波形幅值高度，还代表了第一采样点的实际电压大小，并且划分区域的电压范围就是最大限度识别实际电压的测量误差，由于第一采样点所处划分区域的电压范围小于或远小于第一采样点的模拟电压范围，所以第一采样点的实际电压值对应的测量误差也将小于模拟信号在ADC处理时的量化误差，如此便能够实现对模拟信号的幅值电压进行高精度测量的功能，从而提高数字示波器的垂直测量精度。

在本实施例中，参见图3和图6，配置模块131执行的上述步骤210主要涉及配置偏移数目N1的过程，具体可以包括步骤211-213，分别说明如下。

步骤211，获取模拟信号参与ADC处理所用的ADC分辨率位数和模拟信号对应的每帧数字波形显示所用的分度数目和垂直档位，计算得到模拟信号在ADC处理时的量化误差。

对于分度数目8div、垂直档位100mV/div的数字示波器，则满屏电压是800mV，若数字示波器采用8位ADC分辨率的模数转换器对模拟信号进行ADC处理，则理论上的量化误差为800mV/2^8=3.125mV；但是实际中考虑到ADC器件的线性度和显示器的分辨率等因素，最终满屏信号对应的只有200个等级，此时量化误差可表示800mV/200=4mV。

步骤212，获取模拟信号参与电压偏置调节所用的DAC分辨率位数和电压偏置范围，计算得到模拟信号在电压偏置调节时的最小偏移量。

若数字示波器采用16为DAC分辨率的数模转换器和±2V的电压偏置范围的偏置调节电路，那么模拟偏置电压的最小偏移量为4V/2^16=0.06mV。

步骤213，对量化误差和最小偏移量的商运算结果进行取整，得到模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1。

比如，量化误差为3.125mV，最小偏移量为0.06mV的情况下，模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围即为3.125mV，利用最小偏移量0.06mV在该模拟电压范围3.125mV内可实现的最大偏移次数，即偏移数目N1=[3.125mV/0.06mV]=52，其中[ ]表示取整运算，因为计算结果可能出现小数的情况，而偏移数目必须为整数值。

在本实施例中，参见图3和图7，分配模块132执行的上述步骤220主要涉及对模拟电压范围进行等分划分和分配单次偏移量的过程，具体可以包括步骤221-222，分别说明如下。

步骤221，对偏移数目N1和预设的精度控制参数N2的商运算结果进行取整，得到等分数目对模拟电压范围进行等份划分，设定每个等份的划分区域为模拟信号进行电压偏置调节时波形垂直偏移的一个移动单位；这里的偏移数目N1大于精度控制参数N2。

需要说明的是，预设的精度控制参数N2是用户可自定义设置的参数，目的是合理设置模拟电压范围的等分数目，使得等分数目不至于过大而造成后续计算量太大、计算时间太长的情况发生。当然，若不考虑计算量和计算时长的问题，则可直接将精度控制参数N2赋值为1，这样就用偏移数目N1对模拟电压范围进行等份划分，此时划分区域的电压范围最小，更能精准地定位到第一采样点的波形位置，将具有最小的测量误差和最高的垂直测量精度。由于等份数目N3=[ N1/N2]，其中[ ]表示取整运算，所以N2的取值越小最后实现的垂直测量精度越高。

比如图10，对于模拟信号上的第一采样点，第一采样点的ADC编码值n对应的模拟电压范围是b1-b2，在得到等份数目N3=[N1/N2]的情况下就可对该模拟电压范围进行等份划分，从而得到1至N1/N2个划分区域，各个划分区域具有相等的电压范围。接下来，可将每个划分区域作为电压偏置调节时波形垂直偏移的一个移动单位P，每次电压偏置调节时使得波形移动若干个这样的移动单位P，这里的若干个是指一个或多个的意思。

步骤222，对偏移数目N1的二分之一取整以得到模拟信号首次进行电压偏置调节时的单次偏移量，对得到的取整结果再进行二分之一取整以得到模拟信号下一次进行电压偏置调节时的单次偏移量，直至得到的单次偏移量等于精度控制参数N2；需要注意的是，每次得到的单次偏移量包括若干个移动单位。

可以理解，对于偏移数目N1，[N1/2]的计算结果为第一次电压偏置调节的单次偏移量，即需要对第一采样点的波形偏移 [N1/2]个移动单位P；[N1/4]的计算结果为第二次电压偏置调节的单次偏移量，即需要对第一采样点的波形再次偏移 [N1/4]个移动单位P；[N1/8]的计算结果为第一次电压偏置调节的单次偏移量，即需要对第一采样点的波形又一次偏移 [N1/8]个移动单位P；如此设置，直至计算得到的单次偏移量等于精度控制参数N2。

比如，对于偏移数目N1=4、精度控制参数N2=1的情况，第一次电压偏置调节的单次偏移量为2个移动单位P，第二次电压偏置调节的单次偏移量为1个移动单位P，如此进行两次的电压偏置调节即可。

需要说明的是，为了更好地对第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围进行等份划分，以及更好地实现单次偏移量等于精度控制参数N2的迭代计算结束条件，可优选地将偏移数目N1、精度控制参数N2均配置为偶数值。

在本实施例中，参见图3和图8，控制模块133执行的上述步骤230主要涉及对模拟信号进行多次的电压偏置调节的过程，具体可以包括步骤231-236，分别说明如下。

步骤231，根据首次得到的单次偏移量对模拟信号进行第一垂直方向上的电压偏置调节。这里的第一垂直方向可为波形向上移动的方向（此时波形的幅值电压增大），也可为波形向下移动的方向（此时波形的幅值电压减小），那么与第一垂直方向相对应的第二垂直方向即为相反的方向。

步骤232，判断本次调节形成的叠加信号上的第二采样点的ADC编码值是否发生跳变，若是则进入步骤233，反之进入步骤234。

这里的第二采样点和第一采样点在模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置，由于模拟信号对应的数字信号是以一帧帧的数字波形进行显示的，那么为了表征某一个采样位置处采样点波形的移动情况，这里用每帧数字波形中相同采样位置处的采样点为例，对该采样点在每次电压偏置调节后的ADC编码值进行分析。

步骤233，若是则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第二垂直方向上的电压偏置调节；之后进入步骤235。

如果第一垂直方向是波形向上移动的方向，那么第二垂直方向即为波形向下移动的方向。

步骤234，若否则根据下一次得到的单次偏移量对模拟信号继续进行第一垂直方向上的电压偏置调节，之后进入步骤235。

步骤235，对模拟信号进行多次的电压偏置调节，直到各次参与调节的单次偏移量递归到精度控制参数N2，从而使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变。

步骤236，根据各次参与调节的单次偏移量和对应的垂直方向确定叠加信号相对于模拟信号产生的总偏移量。

比如图1和图10，对于模拟信号上的第一采样点，第一采样点的ADC编码值n对应的模拟电压范围是b1-b2，该模拟电压范围被划分为1至[N1/N2]个划分区域，每个划分区域作为一个移动单位P。第一次对模拟信号进行电压偏置调节时，处理部件13发送控制码字到数模转换器14，数模转换器14发出偏置信号使得偏置调节电路15产生正向的模拟偏置电压，模拟信号上第一采样点的波形叠加正向的模拟偏置电压后向上移动N1/2个移动单位P（即第一次电压偏置调节的单次偏移量）。此时叠加信号经过ADC处理后会出现两种情况，第一种情况下，第一采样点的ADC编码值依然为n，表明移动后的波形还在ADC编码值n对应的模拟电压范围内，那么移动前的波形应该是在ADC编码值n对应的模拟电压范围的下半部分（对于1至½N1/N2的区域）；第一种情况下，第一采样点的ADC编码值跳变为n+1，表明移动后的波形在ADC编码值n+1对应的模拟电压范围内，那么移动前的波形应该是在ADC编码值n对应的模拟电压范围的上半部分（对应½N1/N2至N1/N2的区域）。

第二次对模拟信号进行电压偏置调节时，一方面，处理部件13若判断第一次调节处于第一种情况，则处理部件13发送控制码字以使偏置调节电路15产生正向的模拟偏置电压，模拟信号上第二采样点的波形叠加正向的模拟偏置电压后向上移动N1/4个移动单位P（即第二次电压偏置调节的单次偏移量）；此时，叠加信号经过ADC处理后还会出现两种情况，第三种情况下，第二采样点的ADC编码值依然为n，表明移动后的波形还在ADC编码值n对应的模拟电压范围内，那么移动前的波形应该是在ADC编码值n对应的模拟电压范围的下半部分的下半部分（对应1至¼N1/N2的区域）；第四种情况下，第一采样点的ADC编码值跳变为n+1，表明移动后的波形在ADC编码值n+1对应的模拟电压范围内，那么移动前的波形应该是在ADC编码值n对应的模拟电压范围的下半部分的上半部分（对应¼N1/N2至½N1/N2的区域）。另一方面，处理部件13若判断第一次调节处于第二种情况，则处理部件13发送控制码字以使偏置调节电路15产生负向的模拟偏置电压，模拟信号上第二采样点的波形叠加负向的模拟偏置电压后向下移动N1/4个移动单位P（即第二次电压偏置调节的单次偏移量）；此时，叠加信号经过ADC处理后还会出现两种情况，第五种情况下，第二采样点的ADC编码值依然为n，表明移动后的波形还在ADC编码值n对应的模拟电压范围内，那么移动前的波形应该是在ADC编码值n对应的模拟电压范围的上半部分的下半部分（对应½N1/N2至¾N1/N2的区域）；第六种情况下，第二采样点的ADC编码值跳变为n+1，表明移动后的波形在ADC编码值n+1对应的模拟电压范围内，那么移动前的波形应该是在ADC编码值n对应的模拟电压范围的上半部分的上半部分（对应¾N1/N2至N1/N2的区域）。

第三次对模拟信号进行电压偏置调节时，可以参考第二次偏置调节的过程，只不过第三次调节过程中第二采样点的波形向上或向下移动的是N1/8个移动单位P（即第二次电压偏置调节的单次偏移量）；如此可进一步缩小第二采样点的波形在模拟电压范围b1-b2中所在的划分区域。

可以理解，通过上面的多次递归操作，当单次偏移量对应的移动单位数目等于精度控制参数N2时，则对模拟信号上第二采样点的波形执行最后一次移动；如果最后一次移动后的波形处于ADC编码值n对应的模拟电压范围内，则表明第二采样点的ADC编码值即将发生跳变；如果最后一次移动后的波形处于ADC编码值n+1对应的模拟电压范围内，则表明第二采样点的ADC编码值刚刚发生跳变。如此便可以确定第二采样点的波形具体处于1至N1/N2的哪一个划分区域中。

需要说明的是，叠加信号相对于模拟信号产生的总偏移量既与各次参与调节的单次偏移量有关，也与每次波形垂直移动的方向有关；对第一垂直方向上单次偏移量应当相加，而对第二垂直方向上的单次偏移量应当相减。

在本实施例中，参见图4和图9，计算模块134执行的步骤210主要涉及计算第一采样点的实际电压值的过程，具体可以包括步骤241-243，分别说明如下。

步骤241，当形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生跳变时，则利用模拟电压范围进行等份划分的数目（即N3=[N1/N2]）减去总偏移量包括的移动单位的数目，计算结果为第一采样点所在划分区域的序号。

步骤242，当形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值刚刚发生跳变时，则利用模拟电压范围进行等份划分的数目（即N3=[N1/N2]）加1，再减去总偏移量包括的移动单位的数目，计算结果为所述第一采样点所在划分区域的序号。

步骤243，根据述第一采样点所在划分区域的序号确定第一采样点在模拟电压范围内的实际电压值。

参见图1和图11，在偏移数目N1=4、精度控制参数N2=1的情况下，对于模拟信号上的第一采样点，第一采样点的ADC编码值n对应的模拟电压范围是b1-b2，该模拟电压范围被划分为4个划分区域c1、c2、c3、c4，每个划分区域作为一个移动单位。此外，ADC编码值n+1对应的模拟电压范围也存在d1、d2的划分区域，ADC编码值n-1对应的模拟电压范围也存在e3、e4的划分区域。在未对第一采样点的波形a进行电压偏置调节的情况下，仅仅可知波形a处于ADC编码值n对应的模拟电压范围内，但是并不可知具体处于哪一个划分区域。

首先，处理部件13发出控制码字对模拟信号进行第一次电压偏置调节，使得第一采样点的波形a向上移动N1/2=2个移动单位；第一种情况下，波形a还在ADC编码值n对应的模拟电压范围内，那么可知移动前波形a是在c1或c2的划分区域内；第二种情况，波形a在ADC编码值n+1对应的模拟电压区域内，那么可知移动前波形a是在c3或c4的划分区域内。

然后，处理部件13判断第一次移动发生哪一种情况，若发生了第一种情况，则处理部件13发出控制码字对模拟信号进行第二次电压偏置调节，使得第二采样点的波形a再向上移动N1/4=1个移动单位；第三种情况下，波形a在ADC编码值n对应的模拟电压范围内，那么可知原始的波形a应该是在c1的划分区域内；第四种情况下，波形a在ADC编码值n+1对应的模拟电压区域内，那么可知原始的波形a应该是在c2的划分区域内。若发生了第二种情况，则处理部件13发出控制码字对模拟信号进行第二次电压偏置调节，使得第二采样点的波形a再向下移动N1/4=1个移动单位；第五种情况下，波形a在ADC编码值n对应的模拟电压范围内，那么可知原始的波形a应该是在c3的划分区域内；第六种情况下，波形a在ADC编码值n+1对应的模拟电压区域内，那么可知原始的波形a应该是在c4的划分区域内。可以理解，通过两次的电压偏置调节便可得知原始的波形a具体处于哪一个划分区域内。

可以理解，若发生了第一种情况和第三种情况，则总偏移数目为3个移动单位，那么N3-3=1即得到c1的划分区域；若发生了第一种情况和第四种情况，则总偏移数目为3个移动单位，那么N3+1-3=2即得到c2的划分区域；若发生了第二种情况和第五种情况，则总偏移数目为1个移动单位，那么N3-1=3即得到c3的划分区域；若发生了第二种情况和第六种情况，则总偏移数目为1个移动单位，那么N3+1-1=4即得到c4的划分区域。

需要说明的是，在得知第一采样点的ADC编码值n对应的模拟电压范围是b1-b2，即F*（n-0.5）/2^R至F*（n+0.5）/2^R对应的电压范围，并得知第一采样点的波形所在的划分区域序号k之后，就能够确定第一采样点在模拟电压范围内的实际电压值，表示为F*（n+（k-N1/N2/2）/（N1/2））/2^R至F*（n+（k+1-N1/N2/2）/（N1/N2））/2^R。其中，n为ADC编码值的序号，F是ADC器件的模拟电压输入满量程范围，R是ADC器件的分辨率位数。

在本实施例中，在得到第一采样点的实际电压值之后还可以包括以下处理：利用第一采样点的实际电压值对模拟信号进行时域测量，由于第一采样点代表的是模拟信号上任意一个采样点，所以依据上面的步骤210-240可得到每个采样点的实际电压值，那么不仅能够通过显示方式来查看每个采样点的高精度幅值，也能够依此寻找到模拟信号上的上升沿、下降沿和峰值，并进一步地测量得到模拟信号的周期和频率等时域参数，从而为数字示波器执行高精度的时域测量提供技术支持。

实施例三、

在实施例二中公开的高精度测量方法的基础上，本实施例中公开一种数字示波器。

请参考图12，数字示波器3其包括存储器31和处理器32。其中，存储器31可以被认为是计算机可读存储介质，用于存储程序，该程序可以是实施例二中数字调制方法对应的程序代码。

处理器32与存储器31连接，用于通过执行存储器31存储的程序实现数字调制方法。那么，处理器32实现的功能可以参考实施例二中的步骤210-220，以及参考图5至图9中示意的步骤，这里不再进行详细说明。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的***进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种信号的高精度测量方法，其特征在于，包括：

获取模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1；

根据所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对所述模拟电压范围进行等份划分，并分配所述模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量；

根据逐次分配的单次偏移量对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量，包括：根据首次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第一垂直方向上的电压偏置调节，判断本次调节形成的叠加信号上的第二采样点的ADC编码值是否发生跳变；若否则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号继续进行第一垂直方向上的电压偏置调节，若是则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第二垂直方向上的电压偏置调节；对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，直到各次参与调节的单次偏移量递归到所述精度控制参数N2，从而使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变；根据各次参与调节的单次偏移量和对应的垂直方向确定所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量；所述第二采样点和所述第一采样点在所述模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置；

根据所述总偏移量确定所述模拟信号上的第一采样点在所述模拟电压范围内所处的划分区域，换算得到所述第一采样点的实际电压值；所述第一采样点的实际电压值对应的测量误差小于所述模拟信号在ADC处理时的量化误差。

2.如权利要求1所述的高精度测量方法，其特征在于，所述获取模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1，包括：

获取所述模拟信号参与ADC处理所用的ADC分辨率位数，以及所述模拟信号对应的每帧数字波形显示所用的分度数目和垂直档位，计算得到所述模拟信号在ADC处理时的量化误差；

获取所述模拟信号参与电压偏置调节所用的DAC分辨率位数和电压偏置范围，计算得到所述模拟信号在电压偏置调节时的最小偏移量；

对所述量化误差和所述最小偏移量的商运算结果进行取整，得到所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1。

3.如权利要求1所述的高精度测量方法，其特征在于，所述根据所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对所述模拟电压范围进行等份划分，并分配所述模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量，包括：

对所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2的商运算结果进行取整，得到等分数目并对所述模拟电压范围进行等份划分，设定每个等份的划分区域为所述模拟信号进行电压偏置调节时波形垂直偏移的一个移动单位；所述偏移数目N1大于所述精度控制参数N2；

对所述偏移数目N1的二分之一取整以得到所述模拟信号首次进行电压偏置调节时的单次偏移量，对得到的取整结果再进行二分之一取整以得到所述模拟信号下一次进行电压偏置调节时的单次偏移量，直至得到的单次偏移量等于所述精度控制参数N2；每次得到的单次偏移量包括若干个所述移动单位。

4.如权利要求3所述的高精度测量方法，其特征在于，所述根据所述总偏移量确定所述模拟信号上的第一采样点在所述模拟电压范围内所处的划分区域，换算得到所述第一采样点的实际电压值，包括：

当形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生跳变时，则利用所述模拟电压范围进行等份划分的数目减去所述总偏移量包括的所述移动单位的数目，计算结果为所述第一采样点所在划分区域的序号；

当形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值刚刚发生跳变时，则利用所述模拟电压范围进行等份划分的数目加1，再减去所述总偏移量包括的所述移动单位的数目，计算结果为所述第一采样点所在划分区域的序号；

根据所述第一采样点所在划分区域的序号确定所述第一采样点在所述模拟电压范围内的实际电压值。

5.如权利要求1-4中任一项所述的高精度测量方法，其特征在于，在得到所述第一采样点的实际电压值之后还包括：利用所述第一采样点的实际电压值对所述模拟信号进行时域测量，将时域测量结果和/或所述第一采样点的实际电压值进行显示。

6.一种数字示波器，其特征在于，包括：

数模转换器，用于产生每次电压偏置调节所用的偏置信号；

偏置调节电路，用于依据所述偏置信号产生模拟偏置电压；

阻抗变换网络，用于在输入的模拟信号上叠加所述模拟偏置电压，形成叠加信号；

模数转换器，用于对所述叠加信号进行ADC处理，得到所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值；

处理部件，与所述数模转换器和所述模数转换器连接，用于向所述数模转换器发送所述偏置信号对应的控制码字，并从所述模数转换器获取所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值，以及通过权利要求1-5中任一项所述的高精度测量方法得到所述第一采样点的实际电压值。

7.如权利要求6所述的数字示波器，其特征在于，所述处理部件包括：

配置模块，用于获取所述模拟信号在ADC处理时的量化误差和在电压偏置调节时的最小偏移量，配置所述模拟信号上第一采样点的ADC编码值对应的模拟电压范围内能够以所述最小偏移量进行电压偏置调节的偏移数目N1；

分配模块，用于根据所述偏移数目N1和预设的精度控制参数N2对所述模拟电压范围进行等份划分，并分配所述模拟信号逐次进行电压偏置调节时的单次偏移量；

控制模块，用于根据每次分配的单次偏移量对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变，得到所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量，包括：所述控制模块根据首次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第一垂直方向上的电压偏置调节，判断本次调节形成的叠加信号上的第二采样点的ADC编码值是否发生跳变；若否则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号继续进行第一垂直方向上的电压偏置调节，若是则根据下一次得到的单次偏移量对所述模拟信号进行第二垂直方向上的电压偏置调节；对所述模拟信号进行多次的电压偏置调节，直到各次参与调节的单次偏移量递归到所述精度控制参数N2，从而使形成的叠加信号上第二采样点的ADC编码值即将发生或刚刚发生跳变；根据各次参与调节的单次偏移量和对应的垂直方向确定所述叠加信号相对于所述模拟信号产生的总偏移量；所述第二采样点和所述第一采样点在所述模拟信号对应的各帧数字波形上具有相同的采样位置；

计算模块，用于根据所述总偏移量确定所述模拟信号上的第一采样点在所述模拟电压范围内所处划分区域，换算得到所述第一采样点的实际电压值；所述第一采样点的实际电压值对应的测量误差小于所述模拟信号在ADC处理时的量化误差。

8.如权利要求6所述的数字示波器，其特征在于，还包括衰减网络和可调增益放大器：

所述衰减网络用于接入所述模拟信号并对所述模拟信号进行衰减处理，以及将衰减处理后的信号输入至所述阻抗变换网络；

所述可调增益放大器用于对所述阻抗变换网络输出的叠加信号进行增益调节，并将增益调节后的调节信号输入至所述模数转换器。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-5中任一项所述的高精度测量方法。

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