Al final he tenido que bajarme del burro y conformarme con que mi osciloscopio por tarjeta de audio únicamente dispusiera de 8 bits por canal.
De este modo, empleando un formato de lectura de 8 bits por sample, lo que en realidad realiza el buffer de audio es leer un sample por canal, y no 2 simultáneos para cada canal, repartidos en 4 y 4 bits, como yo esperaba. De esta forma dedica íntegramente 8 bits a una única muestra de un único canal.
Sabiendo que la codificación pcm dispone de signo, únicamente restando a "datos" el entero 128 obtenemos el signo de los datos.
Si, además, multiplicamos este valor por el cociente formado por la amplitud máxima que alcanzará la señal de entrada entre el número total de valores que tendrá la señal codificada entre 0 y su amplitud máxima, tenemos:
valor de amplitud= (valor del byte leído-128)*((amplitud máxima de la señal de entrada-en nuestro caso 400mV)/128)
Igualmente si alguien es capaz de decirme como se decodifican lecturas de 16 bits pcm quedaré muy agradecido.
Muchas gracias por la contestación y los ánimos gabio.
Felices fiestas a todos!