CN110716076B - 一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法 - Google Patents

Abstract

一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法，通过按预设顺序依次切换衰减倍数和增益放大倍数，当切换到任一个增益放大倍数时，控制产生一偏置调节信号。依据当前衰减倍数和当前偏置调节信号获取第二显示信号，根据当前的增益放大倍数对第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号，显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值。控制调节偏置调节信号的电压，使第一显示信号被显示在预设的显示范围内，以获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。由于可对数字示波器所有电压档位的增益精度和偏置精度进行校正，以减少数字示波器在细调电压档位下进行测量时的误差。

Description

一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法

技术领域

本发明属于数字示波器技术领域，具体涉及一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法。

背景技术

数字示波器作为一种使用广泛的通用仪器，使用非常广泛。示波器要观察信号，首先要进过模拟通道的调理后，才能进行有效观察。模拟通道涉及增益调节、零偏调节、移动线性调节等。数字示波器在出厂后，可由用户对部分参数通过自动校正的方式进行校正，其原因是数字示波器使用环境的不同，如不同地区不同时节气温变化，以及电子元件本身具有一定的差异性，个体的差异和元件的老化，都会使得示波器出现偏差，这样的偏差会导致数字示波器在进行测量时有较大的误差，所以自校正是数字示波器必不可少的功能之一。一台没有经过校正的数字示波器，无论其设计指标多高，也无法保证测量结果的正确性。自校正功能中需要校正的参数比较多，具体包括零偏校正、移动线性校正、触发校正和增益的自校正等。

数字示波器对应增益的自校正，一般有两个规格，一个是直流增益精度，一个是直流偏置精度，因此数字示波器的增益自校正也是针对这两个规格进行。数字示波器的电压档位存在粗调电压档位和细调电压档位之分，在现有技术中，增益的自校正方法往往只针对数量比较少的粗调电压档位进行，所以得到的结果在粗调电压档位是比较精准的，而细调电压档位的增益校正值是按照所需电压档位的前后粗调电压档位的校正值进行计算得到的，和实际的情况会存在一定的差异，因此在细调电压档位下进行测量时，就会存在一定的测量误差，基于上述原因需要发明一种增益自校正方法，以减少细调电压档位下进行测量时的误差。

发明内容

本发明公开一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法，以解决现有技术中数字示波器增益自校正方法的不足。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于数字示波器的增益自校正方法，包括：

响应于衰减倍数切换指令，按预设顺序依次切换衰减倍数；

当切换到任意一衰减倍数时，响应于增益倍数切换指令，按预设顺序依次切换增益放大倍数；

当切换到任意一增益放大倍数时，产生一偏置调节信号；

显示第一显示信号和偏置调节信号的电压值，其中第一显示信号由第二显示信号按照当前的增益放大倍数进行增益放大而得到，所述第二显示信号由基于当前的衰减倍数和当前的偏置调节信号所得到；

响应于偏置调节指令，调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得所述第一显示信号被显示在预设的显示范围内；

获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值；

基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。

进一步，预设的所述显示范围是所述数字示波器的显示屏幕的±N Div范围内，其中N的值为不大于所述显示屏幕的垂直显示格数一半的值。

进一步，所述获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，包括：

获取当前的偏置调节信号的正偏置调节值和负偏置调节值；其中，所述正偏置调节值是所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的+ N Div范围内时所述偏置调节信号的电压值，所述负偏置调节值是所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的- N Div范围内时所述偏置调节信号的电压值；

获取所显示的偏置调节信号的正显示电压值和负显示电压值；其中，所述正显示电压值是当所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的+ N Div范围内时的显示值，所述负显示电压值是当所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的- N Div范围内时的显示值。

进一步，所述基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值，包括依据下述公式获取零电平偏置值：

DAC₀=（-Offset _-nd）×（Offset _+nd- Offset _-nd）^-1×（DAC_+nd-DAC_-nd）+DAC_-nd

其中，DAC₀为零电平偏置值，DAC_+nd为正偏置调节值，DAC_-nd为负偏置调节值，Offset _+nd为正显示电压值，Offset _-nd为负显示电压值。

进一步，所述基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值，包括依据下述公式获取在当前增益放大倍数下所述数字示波器的电压档：

Volt_d=（Volt_+nd-Volt_-nd）×（Offset _+nd-Offset _-nd）^-1×Offset _d

其中，Volt_d为当前增益放大倍数下所述数字示波器的电压档，Offset _d为当前增益放大倍数下所述显示屏幕每个Div表示的电压值，Offset _+nd为正显示电压值，Offset _-nd为负显示电压值，Volt_-nd为负偏置调节值DAC_-nd所对应的电压值，Volt_+nd为正偏置调节值DAC_+nd所对应的电压值。

进一步，所述按预设顺序依次切换衰减倍数，包括：

按从大到小或从小到大的顺序依次切换衰减倍数。

进一步，所述按预设顺序依次切换增益放大倍数，包括：

按从大到小或从小到大的顺序依次切换增益放大倍数。

进一步，所述响应于偏置调节指令，调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得第一显示信号被显示在预设的显示范围内，包括：

调节当前所述偏置调节信号的电压配置值与上一增益放大倍数的偏置调节信号的电压配置值成等差数列或等比数列。

进一步，所述响应于偏置调节指令，调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得第一显示信号被显示在预设的显示范围内，包括：

调节当前所述偏置调节信号的电压的范围在上一增益放大倍数的偏置调节信号的电压范围内。

根据第二方面，一种实施例中提供一种数字示波器，包括控制器、衰减网络、阻抗变换网络、数字增益放大器、偏置调节电路和显示模块；所述衰减网络用于对输入所述数字示波器的输入信号进行衰减；所述偏置调节电路用于产生偏置调节信号；所述阻抗变换网络用于依据衰减后的输入信号和所述偏置调节信号获取第二显示信号；所述数字增益放大器用于对所述第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号；所述显示模块用于显示所述第一显示信号和偏置调节信号的电压值；其中：

所述控制器用于按预设顺序依次切换所述衰减网络的衰减倍数；

当所述衰减网络被切换到任一衰减倍数时，所述控制器按预设顺序依次切换所述数字增益放大器的增益放大倍数；

当所述数字增益放大器被切换到任一个增益放大倍数时，所述控制器控制所述偏置调节电路产生一偏置调节信号，所述阻抗变换网络依据所述衰减网络的当前衰减倍数和所述偏置调节电路的当前偏置调节信号获取第二显示信号；所述数字增益放大器根据当前的增益放大倍数对所述第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号；所述显示模块显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值；

所述控制器控制所述偏置调节电路以调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，以使所述第一显示信号被显示在所述显示模块的显示范围内；

所述控制器获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值；

所述控制器基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。

依据上述实施例的一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法，包括控制器、衰减网络、阻抗变换网络、数字增益放大器、偏置调节电路和显示模块。通过控制器按预设顺序依次切换所述衰减网络的衰减倍数，并在任一衰减倍数下按预设顺序依次切换数字增益放大器的增益放大倍数，当切换到任一个增益放大倍数时，控制所述偏置调节电路产生一偏置调节信号。阻抗变换网络依据衰减网络的当前衰减倍数和偏置调节电路的当前偏置调节信号获取第二显示信号，数字增益放大器根据当前的增益放大倍数对第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号，再由显示模块显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值。控制器控制偏置调节电路以调节偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，以使第一显示信号被显示在显示模块的显示范围内，以获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，进而获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。由于可对数字示波器所有电压档位的增益精度和偏置精度进行校正，以减少数字示波器在细调电压档位下进行测量时的误差。

附图说明

图1为一种示波器的结构示意图；

图2为一种用于数字示波器的增益自校正方法；

图3为一种实施例中数字示波器的结构示意图；

图4为一种实施例中用于数字示波器的增益自校正方法的流程示意图。

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）。

请参考图1，为一种示波器的结构示意图，包括衰减网络1、阻抗变换网路2、数字增益放大器3、模数转换器4、FPGA波形处理器5、显示屏幕6、控制器7和偏置调节电路8。待测信号先输入衰减网络1中，衰减网络1对待测信号进行衰减，并将衰减后的待测信号输入至阻抗变换网络2。偏置调节电路8由数模转换器和多组运放组成，分别与控制器7和阻抗变换网络2连接，由控制器7直接或间接进行配置，输出偏置信号给阻抗变换网络2。阻抗变换网络2将接收的衰减后的待测信号和偏置信号叠加后发送给数字增益放大器3。数字增益放大器3分别与控制器7和模数转换器4连接，由控制器7进行配置，以对阻抗变换网络2输出的叠加信号放大后发送给模数转换器4。模数转换器4用于将放大后的叠加信号转化为数字信号并发送给FPGA波形处理器5。FPGA波形处理器5与控制器7和显示屏幕6连接，FPGA波形处理器5由控制器进行配置，以对接收的数字信号进行波形数据处理和菜单叠加后发送给显示屏幕6。显示屏幕6用于显示待测信号的最终波形。

现阶段，数字示波器增益的自校正有两种方法，其中一种方法是校正选定电压档位下的VGA值和零电平偏置值，请参考图2，为一种用于数字示波器的增益自校正方法，该方法包括：

步骤101，配置选定电压档位和对应的衰减倍数；

步骤102，配置选定电压档位参考的VGA配置值（理论上计算得到的）；

步骤103，配置偏置值，获取到0 Div（Div为垂直的格数）对应的偏置值，一般是采用二分查找配置DAC值，使得波形通道测量平均值最接近0Div；

步骤104，根据0 Div对应的偏置值，计算出±N Div（N为略小于示波器的设计的垂直格数的一半）对应的偏置值；保持配置此两个值不变的情况下，改变VGA配置值，使得±NDiv波形通道测量平均值之差最接近2*N Div；此VGA配置值即为当前选定电压档位的VGA配置值;

步骤105，配置当前选定电压档位的VGA配置值，配置偏置值，重新获取0Div对应的偏置值，此偏置值为选定电压档位的零电平偏置值，其中由于不同的VGA配置值可能会带来一定的零偏。

步骤106，判断所有电压档位是否都校正结束。

步骤107，如还有电压档位未校正，则切换下一档位后重复步骤102。

如所有选定电压档位都校正完成则结束校正。在上述校正过程中，如电压档位落在两个所选定电压档位之间的，通过两个所选电压档位进行拟合，包含VGA配置值和零电平偏置配置值。

一种校正方法是校正出VGA配置值对应的电压档位和零电平偏置值，该方法包括：

步骤1、配置选定的衰减倍数；

步骤2、配置选定的VGA配置值；

步骤3、调整偏置值，直到获取到较为精准的+N Div；

步骤4、调整偏置值，直到获取到较为精准的-N Div；

步骤5、根据精准的+N Div和-N Div获取到对应的偏置值，可以计算出此VGA配置值对应的电压档位；

步骤6、调整偏置值，直到获取到0 Div对应偏置配置值作为零电平偏置值；

步骤7、回到步骤2，直到选定的衰减倍数内所选定的VGA配置值都校正完成；

步骤8、回到步骤1，直到所选定的衰减倍数都校正完成；

步骤9、在校正过程中，电压档位的VGA配置值和零电平偏置值，在所校正的VGA配置值与电压档位关系中，是经过计算得到的。

在第一种方案中，由于选定档位只为粗调档位，粗调档位数量远远小于所有支持的档位，在细调档位下，VGA配置值是由前后两级粗调档位的电压档位值和所校正出来对应两级电压档位的VGA配置值计算得到的，偏置值是由前后两级粗调档位的电压档位值和所校正出来对应两级电压档位的零电平偏置值计算得到的；计算得来的配置值应用到实际的电路器件上（含VGA器件、DAC器件和运放电路器件）和理论上想要的配置会有一定的差别。而在第二种方案中，由于校正时间的问题，只选取了部分VGA配置值进行校正，和第一种方案一样，校准所对应的电压档位是通过前后VGA配置值对应的电压档位值和VGA配置值的关系计算得到的，实际上和理论上计算得到的会有一定的误差。而且增益和零电平偏置值分开校正，即先找零电平偏置，再校增益，在准确的增益基础上需要再次找零电平偏置，因此校正算法效率较低。

在本发明实施例中，公开了一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法，包括控制器、衰减网络、阻抗变换网络、数字增益放大器、偏置调节电路和显示模块。通过控制器按预设顺序依次切换所述衰减网络的衰减倍数，并在任一衰减倍数下按预设顺序依次切换数字增益放大器的增益放大倍数，当切换到任一个增益放大倍数时，控制所述偏置调节电路产生一偏置调节信号。阻抗变换网络依据衰减网络的当前衰减倍数和偏置调节电路的当前偏置调节信号获取第二显示信号，数字增益放大器根据当前的增益放大倍数对第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号，再由显示模块显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值。控制器控制偏置调节电路以调节偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，以使第一显示信号被显示在显示模块的显示范围内，以获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，进而获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。由于可对数字示波器所有电压档位的增益精度和偏置精度进行校正，以减少数字示波器在细调电压档位下进行测量时的误差。

实施例一

请参考图3，为一种实施例中数字示波器的结构示意图，包括控制器10、衰减网络20、阻抗变换网络30、数字增益放大器40、偏置调节电路50和显示模块60。衰减网络20用于对输入数字示波器的输入信号进行衰减，偏置调节电路50用于产生偏置调节信号，阻抗变换网络30用于依据衰减后的输入信号和偏置调节信号获取第二显示信号，数字增益放大器40用于对第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号，显示模块60用于显示第一显示信号和偏置调节信号的电压值。其中：

控制器10用于按预设顺序依次切换衰减网络20的衰减倍数，当衰减网络20被切换到任一衰减倍数时，控制器10按预设顺序依次切换数字增益放大器40的增益放大倍数。当数字增益放大器40被切换到任一个增益放大倍数时，控制器10控制偏置调节电路50产生一偏置调节信号，阻抗变换网络30依据衰减网络20的当前衰减倍数和偏置调节电路50的当前偏置调节信号获取第二显示信号。数字增益放大器40根据当前的增益放大倍数对第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号。显示模块60显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值。显示模块60包括模数转换器61、FPGA波形处理器62和显示屏幕63，模数转换器61连接在数字增益放大器40和FPGA波形处理器62之间，模数转换器61用于将放大后的偏置调节信号转化为数字信号并发送给FPGA波形处理器62。FPGA波形处理器62与控制器10和显示屏幕63连接，FPGA波形处理器62由控制器10进行配置，以对接收的数字信号进行波形数据处理和菜单叠加后发送给显示屏幕63。显示屏幕63用于显示第一显示信号的波形。控制器10控制偏置调节电路50以调节偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，以使第一显示信号被显示在显示模块的显示范围内。控制器10获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值。控制器10基于当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。

请参考图4，为一种实施例中用于数字示波器的增益自校正方法的流程示意图，本申请实施例还公开了一种用于数字示波器的增益自校正方法，增益自校正开始后，包括：

步骤201，响应于衰减倍数切换指令，按预设顺序依次切换衰减倍数。一实施例中，按从大到小或从小到大的顺序依次切换衰减倍数。

步骤202，当切换到任意一衰减倍数时，响应于增益倍数切换指令，按预设顺序依次切换增益放大倍数。一实施例中，按从大到小或从小到大的顺序依次切换增益放大倍数。

步骤203，当切换到任意一增益放大倍数时，产生一偏置调节信号。

步骤204，显示第一显示信号和偏置调节信号的电压值，其中第一显示信号由第二显示信号按照当前的增益放大倍数进行增益放大而得到，第二显示信号由基于当前的衰减倍数和当前的偏置调节信号所得到。

步骤205，响应于偏置调节指令，调节偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得第一显示信号被显示在预设的显示范围内。预设的显示范围是数字示波器的显示屏幕的±N Div范围内，其中N的值为不大于显示屏幕的垂直显示格数一半的值。一实施例中，调节当前所述偏置调节信号的电压配置值与上一增益放大倍数的偏置调节信号的电压配置值成等差数列或等比数列。一实施例中，调节当前所述偏置调节信号的电压的范围在上一增益放大倍数的偏置调节信号的电压范围内，并且当前增益放大倍数的零电平偏置值与上一增益放大倍数的零电平偏置值相差不大，所以可根据上一个增益配置值获取到的偏置配置值计算得到当前增益配置值落在预设电压范围的偏置配置值。

步骤206，获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值。获取当前的偏置调节信号的正偏置调节值和负偏置调节值；其中，所述正偏置调节值是所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的+ N Div范围内时所述偏置调节信号的电压值，所述负偏置调节值是所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的- N Div范围内时所述偏置调节信号的电压值；获取所显示的偏置调节信号的正显示电压值和负显示电压值；其中，所述正显示电压值是当所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的+ N Div范围内时的显示值，所述负显示电压值是当所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的- N Div范围内时的显示值。

步骤207，基于当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。依据下面公式获取零电平偏置值：

DAC₀=（-Offset _-nd）×（Offset _+nd- Offset _-nd）^-1×（DAC_+nd-DAC_-nd）+DAC_-nd

其中，DAC₀为零电平偏置值，DAC_+nd为正偏置调节值，DAC_-nd为负偏置调节值，Offset _+nd为正显示电压值，Offset _-nd为负显示电压值。

依据下面公式获取在当前增益放大倍数下所述数字示波器的电压档：

Volt_d=（Volt_+nd-Volt_-nd）×（Offset _+nd-Offset _-nd）^-1×Offset _d

其中，Volt_d为当前增益放大倍数下所述数字示波器的电压档，Offset _d为当前增益放大倍数下所述显示屏幕每个Div表示的电压值，Offset _+nd为正显示电压值，Offset _-nd为负显示电压值，Volt_-nd为负偏置调节值DAC_-nd所对应的电压值，Volt_+nd为正偏置调节值DAC_+nd所对应的电压值。

获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值后，返回步骤202，切换到下一增益放大倍数。当所有增益放大倍数都切换完，返回步骤201。

按上述方法，依次切换衰减倍数和增益放大倍数，当所有衰减倍数和任一衰减倍数下各个增益放大倍数下电压档和零电平偏置值校正完成后，结束校正。整个校正过程，对所有使用到的VGA配置值都是经过了校正，具有很高的增益精度和偏置精度，与现有技术中的方法相比较，具有很高的增益精度和偏置精度。现有技术的方法是增益校正和零电平偏置值校正分开，本申请实施例中的方法是把增益校正和零电平偏置值校正放置在一起，具体是找出±N Div一定范围内对应的偏置值，根据这两个偏置值以及获取到的±N Div一定范围的准确值，以及事先校正得到的偏置配置值和电压关系(DAC校正结果)，可以计算出在某衰减档位VGA配置值下对应的电压档位和零电平偏置值。假设找到的±N Div一定范围对应的偏置值为DAC_+nd和DAC_-nd，根据DAC校正结果可换算出DAC_+nd和DAC_-nd分别对应的电压值为Volt_+nd和Volt_-nd，正负nDIV附近的实际值为Offset _+nd和Offset _-nd。那么零电平对应的偏置值DAC₀存在关系有：

(Offset _+nd-Offset _-nd)×(DAC_+nd-DAC_-nd)^-1=(0-Offset _-nd)×(DAC₀+DAC_-nd)^-1

可以得出：

DAC₀=（-Offset _-nd）×（Offset _+nd- Offset _-nd）^-1×（DAC_+nd-DAC_-nd）+DAC_-nd

假设每DIV对应为Offset _d，那么当前VGA配置值下的电压档位Volt_d为：

Volt_d=（Volt_+nd-Volt_-nd）×（Offset _+nd-Offset _-nd）^-1×Offset _d

通过采用找出±N Div一定范围，由于有这个一定范围的存在，使得找到满足条件比现有方案找到精确的±N Div值要快，假设某个VGA配置值下，有16个DAC码落在±N Div所设定的一定范围，那么会比现有方案找到精准的±N Div要快4次（二分查找法）；在各个VGA配置值下，落在±N Div一定范围对应的DAC码字越多，校正提升的速度越多。

现有技术的方法需要找到精准的±N Div和0 Div，本申请只需找到±N Div的一定范围，并且本申请方法在找第一个N Div一定范围时，可同时判断是否找到第二个需要的N Div一定范围，如果遇到第二个需要的N Div范围内，则会记录下来，可以省略掉找寻第二个N Div范围的过程。另外，本申请公开的方法中还利用前后级VGA配置值存在的关系进一步加快校正的效率，数字增益放大器VGA的增益配置值和对应的放大倍数是有一定关系的，连续相邻的VGA配置值对应的放大倍数理论上要么是等比数列，要么是等差数列，本方案针对此特性，采用正常校正了一个VGA配置值后，后面紧挨着的连续几个VGA配置值，采用快速校正方法。即采用正常校正得到的结果进行计算后面紧挨着的连续几个VGA配置值对应的±N Div配置值，相当于省略掉了查找±N Div范围的过程，配置计算得来的±N Div偏置值后获取实际值就可以计算出该VGA配置值对应的电压档位和零电平偏置。

在本申请实施例中，公开了一种数字示波器和用于数字示波器的增益自校正方法，包括控制器、衰减网络、阻抗变换网络、数字增益放大器、偏置调节电路和显示模块。通过控制器按预设顺序依次切换所述衰减网络的衰减倍数，并在任一衰减倍数下按预设顺序依次切换数字增益放大器的增益放大倍数，当切换到任一个增益放大倍数时，控制所述偏置调节电路产生一偏置调节信号。阻抗变换网络依据衰减网络的当前衰减倍数和偏置调节电路的当前偏置调节信号获取第二显示信号，数字增益放大器根据当前的增益放大倍数对第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号，再由显示模块显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值。控制器控制偏置调节电路以调节偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，以使第一显示信号被显示在显示模块的显示范围内，以获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，进而获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。由于可对数字示波器所有电压档位的增益精度和偏置精度进行校正，以减少数字示波器在细调电压档位下进行测量时的误差。

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，或对本地设备的系统进行版本更新，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 (10)

1.一种用于数字示波器的增益自校正方法，其特征在于，包括：

响应于衰减倍数切换指令，按预设顺序依次切换衰减倍数；

当切换到任意一衰减倍数时，响应于增益倍数切换指令，按预设顺序依次切换增益放大倍数；

当切换到任意一增益放大倍数时，产生一偏置调节信号；

显示第一显示信号和偏置调节信号的电压值，其中第一显示信号由第二显示信号按照当前的增益放大倍数进行增益放大而得到，所述第二显示信号由基于当前的衰减倍数和当前的偏置调节信号所得到；

响应于偏置调节指令，调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得所述第一显示信号被显示在预设的显示范围内；

获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值；

基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预设的所述显示范围是所述数字示波器的显示屏幕的±N Div范围内，其中N的值为不大于所述显示屏幕的垂直显示格数一半的值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，包括：

获取当前的偏置调节信号的正偏置调节值和负偏置调节值；其中，所述正偏置调节值是所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的+ N Div范围内时所述偏置调节信号的电压值，所述负偏置调节值是所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的- N Div范围内时所述偏置调节信号的电压值；

获取所显示的偏置调节信号的正显示电压值和负显示电压值；其中，所述正显示电压值是当所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的+ N Div范围内时的显示值，所述负显示电压值是当所述第一显示信号显示在所述显示屏幕的- N Div范围内时的显示值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值，包括依据下述公式获取零电平偏置值：

DAC₀=（-Offset _-nd）×（Offset _+nd- Offset _-nd）^-1×（DAC_+nd-DAC_-nd）+DAC_-nd

其中，DAC₀为零电平偏置值，DAC_+nd为正偏置调节值，DAC_-nd为负偏置调节值，Offset _+nd为正显示电压值，Offset _-nd为负显示电压值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值，包括依据下述公式获取在当前增益放大倍数下所述数字示波器的电压档：

Volt_d=（Volt_+nd-Volt_-nd）×（Offset _+nd-Offset _-nd）^-1×Offset _d

其中，Volt_d为当前增益放大倍数下所述数字示波器的电压档，Offset _d为当前增益放大倍数下所述显示屏幕每个Div表示的电压值，Offset _+nd为正显示电压值，Offset _-nd为负显示电压值，Volt_-nd为负偏置调节值DAC_-nd所对应的电压值，Volt_+nd为正偏置调节值DAC_+nd所对应的电压值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按预设顺序依次切换衰减倍数，包括：

按从大到小或从小到大的顺序依次切换衰减倍数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按预设顺序依次切换增益放大倍数，包括：

按从大到小或从小到大的顺序依次切换增益放大倍数。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应于偏置调节指令，调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得第一显示信号被显示在预设的显示范围内，包括：

调节当前所述偏置调节信号的电压配置值与上一增益放大倍数的偏置调节信号的电压配置值成等差数列或等比数列。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述响应于偏置调节指令，调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，使得第一显示信号被显示在预设的显示范围内，包括：

调节当前所述偏置调节信号的电压的范围在上一增益放大倍数的偏置调节信号的电压范围内。

10.一种数字示波器，其特征在于，包括控制器、衰减网络、阻抗变换网络、数字增益放大器、偏置调节电路和显示模块；所述衰减网络用于对输入所述数字示波器的输入信号进行衰减；所述偏置调节电路用于产生偏置调节信号；所述阻抗变换网络用于依据衰减后的输入信号和所述偏置调节信号获取第二显示信号；所述数字增益放大器用于对所述第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号；所述显示模块用于显示所述第一显示信号和偏置调节信号的电压值；其中：

所述控制器用于按预设顺序依次切换所述衰减网络的衰减倍数；

当所述衰减网络被切换到任一衰减倍数时，所述控制器按预设顺序依次切换所述数字增益放大器的增益放大倍数；

当所述数字增益放大器被切换到任一个增益放大倍数时，所述控制器控制所述偏置调节电路产生一偏置调节信号，所述阻抗变换网络依据所述衰减网络的当前衰减倍数和所述偏置调节电路的当前偏置调节信号获取第二显示信号；所述数字增益放大器根据当前的增益放大倍数对所述第二显示信号进行增益放大，以获取第一显示信号；所述显示模块显示当前的第一显示信号和偏置调节信号的电压值；

所述控制器控制所述偏置调节电路以调节所述偏置调节信号的电压，以更新所显示的第一显示信号，以使所述第一显示信号被显示在所述显示模块的显示范围内；

所述控制器获取当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值；

所述控制器基于所述当前的偏置调节信号的实际电压值和所显示的偏置调节信号的电压值，获取当前增益放大倍数的电压档和零电平偏置值。

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