ADC模块误差的定义、影响和校正方法

1、adc模块误差的定义、影响和校正方法模块是一个12位、具有流水线结构的模数转换器，用于控制回路中的数据采集。本文提出一种用于提高tms320f2812adc精度的办法，使得adc精度得到有效提高。1 adc模块误差的定义及影响分析1.1 误差定义常用的a/d转换器主要存在：失调误差、增益误差和线性误差。这里主要研究失调误差和增益误差。抱负状况下，adc模块转换方程为y=x×mi，式中x=输入计数值 =输入×4095/3;y=输出计数值。在实际中，a/d转换模块的各种误差是不行避开的，这里定义具有增益误差和失调误差的adc模块的转换方程为y=x×ma±b，

2、式中ma为实际增益，b为失调误差。通过对f2812的adc信号采集举行多次测量后，发觉adc增益误差普通在5%以内，即0.95。1.2 影响分析在计算机测控系统中，对象数据的采集普通包含两种基本物理量：模拟量和数字量。对于数字量计算机可以挺直读取，而对于模拟量惟独通过转换成数字量才干被计算机所接受，因此要实现对模拟量精确的采集及处理，模数转换的精度和精确率必需满足一定的要求。因为f2812的adc具有一定增益误差的偏移误差，所以很简单造成系统的误操作。下面分析两种误差对线性电压输入及a/d转换结果的影响。f2812用户手册提供的adc模块输入模拟电压为03 v，而实际用法中因为存在增益误差和偏

3、移误差，其线性输入被减小。下面以y=x×1.05+80为例介绍各项值的计算。当输入为0时，输出为80，因为adc的最大输出值为4095，则由式y=x×1.05+80求得输入最大电压值为2.8013。因此，沟通输入电压范围为1.4007±1.4007，此时有效位数n=ln4015/ln2=11.971，mv/计数位=2.8013/4015=0?6977，其余项计算同上。表1中的最后一行显示了adc操作的平安参数，其有效位数削减为11.865位，mv/计数位从0.7326增强为0.7345，这将会使转换结果削减0.2%。在实际应用中，所采集的信号常常为双极型信号，因此

4、信号在送至adc之前需要添加转换，将双极型信号转化为单极型信号。典型的转换电路2所示。对于adc模块，考虑到增益误差和失调误差对输入范围的影响，转换电路需要调节为3所示的电路。在图3中，输入增益误差的参考范围已经转变。对于双极性输入，其0 v输入的增益误差对应单极性输入的1.4315v的增益误差，因此，原有adc的增益误差和失调误差被增大了。例如，假如adc的增益误差为5%，失调误差为2%，则其双极性的增益误差计算如下：双极性输入x= 0.0000 v，单极性的adc输入电压x = 1.4315 v，其抱负的转换值为ye=1.4315×4095/3=1954，而由ya=1954

5、15;1.05+80计算得实际转换值，则双极性增益误差为ya-ye=2132-1954=178(9.1%误差)。通过计算可以看出，adc的误差大大增强，因此要用法adc举行数据采集，就必需对adc举行校正，提高其转换精度。2 adc校正2.1校正办法通过以上分析可以看出，f2812的adc转换精度较差的主要缘由是存在增益误差和失调误差，因此要提高转换精度就必需对两种误差举行补偿。对于adc模块实行了如下办法对其举行校正。选用adc的随意两个通道作为参考输入通道，并分离提供应它们已知的直流参考电压作为输入(两个电压不能相同)，通过读取相应的结果寄存器猎取转换值，利用两组输入输出值求得adc模块的

6、校正增益和校正失调，然后利用这两个值对其他通道的转换数据举行补偿，从而提高了adc模块转换的精确度。图1示出了如何利用方程猎取adc的校正增益和校正失调。详细计算过程如下： 猎取已知输入参考电压信号的转换值yl和yh。 利用方程y=x×ma+b及已知的参考值(xl，yl)和(xh，yh)计算实际增益及失调误差：实际增益ma=(yh-yl)/(xh-xl);失调误差 b=“yl” -xl×ma。 定义输入x=y×calgain-caloffset，则由方程y=x×ma+b得校正增益calgain=1/ma=(xh-xl)/(yh -yl)，校正失调caloffset=b/ma=yl/ma-xl。 将所求的校正增益及校正失调应用于其他测量通道，对adc转换结果举行校正。上述即为实现adc校正的全过程，通过用法这种办法，adc的转换精度有很大提高。因为这种办法是通过某个通道的误差去修正