[发明专利]模数转换误差自校正的装置及方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种可以应用于安全信号系统、工业控制信号系统等系统中的模数转换器误差自校正的装置及方法。

背景技术

在工业控制系统和安全信号系统（应用于航空电子、铁路信号、核电等行业）中，系统模拟量传感器的信号一般使用模数转换器（ADC）来采集，得到的数字量送给微控制器经行处理。

如图1所示，是目前常见的一种模拟输入通道电路结构，该电路由电压跟随器电路9、模数转换器10、微控制器电路11三部分组成。由于模数转换器电路的精度会随产品批次以及环境温度等因素的影响而变化。在模数转换器电路的精度变化的情况下，会造成采集误差变大且不可控。

一般，模拟数字转换器件都有偏移误差和增益误差，会随着环境影响而变化。在工业控制系统和安全信号系统中，往往需要控制模数转换采集误差，保证采集误差在一定范围之内，否则可能导致错误的采集结果而造成严重后果。因而图1所示的模拟输入通道电路设计结构中须包含模数转换器误差自校正电路的部分，用于在线补偿模拟转换电路的偏移误差和增益误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模数转换误差自校正的装置，它可以避免由于模数转换器件个体间性能不一致、应用环境变化等情况下模数转换器件精度变差以及不可控。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种模数转换误差自校正的装置；包括：多个基准电压输入端、模拟信号输入端、模拟开关、电压跟随器、模数转换器和微控制器；所述多个基准电压输入端和模拟信号输入端分别连接至模拟开关；所述模拟开关连接至电压跟随器；所述电压跟随器连接至模数转换器；所述模数转换器连接至微控制器；所述微控制器输出通道选通信号给模拟开关。

本发明的有益效果在于：其可以避免由于模数转换器件个体间性能不一致、应用环境变化等情况下模数转换器件精度变差以及不可控，可以动态补偿模数转换器的转换参数。

所述多个基准电压输入端包括限流电阻，电压基准芯片，基准电压分压电阻A，基准电压分压电阻B。

有温度传感器连接至微控制器。

包括2个基准电压输入端。

本发明还提供了一种模数转换误差自校正的方法，包括以下步骤：

步骤1、由微控制器提供通道选通信号控制模拟开关分时导通多个基准电压输入,同时由模数转换器分时的采集相应的输入；

步骤2、微控制器根据模数转换器对多个基准电压输入分别采集得到的数字量进行线性计算，得到相应的增益参数Gain和偏移参数offset：

步骤3、微控制器提供通道选通信号控制模拟开关导通模拟信号输入，采集输入信号，通过公式Y=Gain*x+offset得到参数补偿后的采集值；

步骤4、当系统参数超过某个阈值时，微控制器启动模数转换器参数自校正。

步骤4还包括：微控制器启动模数转换器参数自校正，并重复完成步骤2，3的内容，获取新的增益参数Gain和偏移参数offset，并继续工作。

步骤4还包括：温度传感器实时监控系统温度，当温度超过某个阈值时，微控制器启动模数转换器参数自校正。

所述步骤1中包括2个基准电压输入。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是目前常见的模数转换采集电路设计结构示意图；

图2是本发明的模数转换误差自校正电路结构示意图。

附图标记说明：

1限流电阻，2电压基准芯片，3基准电压分压电阻A，4基准电压分压电阻B，5模拟开关，6电压跟随器，7微控制器，8模数转换器，9电压跟随器，10模数转换器ADC,11微处理器，12温度传感器。

具体实施方式

本发明提供了一种模数转换误差自校正的电路结构和方法。其可以避免由于模数转换器件个体间性能不一致、应用环境变化等情况下模数转换器件精度变差以及不可控，该结构和方法可以动态补偿模数转换器的转换参数。

本发明提供的模数转换误差自校正的结构和方法，该结构和方法能够应用于包括但并不局限于安全信号系统、工业控制系统等领域。