[发明专利]一种单端输入的差分AD转换器电路校正方法

说明书

本发明涉及一种单端输入的差分AD转换器电路校正方法，用于消除由于电路输入端的单端转差分电路参数偏差引起的转换误差。在采用差分A/D转换器的单端输入数据采集系统中，前端的单端输入差分输出转换电路由于电阻阻值存在偏差，影响转换精度。本发明在常规采样电压值计算算法的基础上，引入存在阻值偏差的电阻阻值作为计算采样电压值的参量，得到了对常规计算采样电压值算法进行校正的校正算法，消除了电阻阻值偏差对计算采样电压值精度的影响，并使数据采集系统的精度一致性得到保证。

技术领域

本发明发明属于电子技术、计算机技术领域，具体涉及一种单端输入的差分AD转换器电路校正方法。

背景技术

在数据采集中，为了抑制共模干扰，常采用差分A/D转换器进行数据采样。差分A/D转换器要求输入信号为一对差分信号，当输入信号为单端信号时，需要采用单端转差分电路将单端信号转换为差分信号，再输入到差分A/D转换器中进行数据转换。差分A/D转换器得到转换结果后，将结果送入用于数据处理的微处理器中，微处理器将A/D转换结果通过运算还原为输入采样电压值，进行后续处理。

输入范围为0～2Vref(Vref为参考电压)的数据采集系统框图见图1。

差分A/D转换器对差分正输入端(In+)与差分负输入端(In-)之间的差值电压进行A/D转换。对于单端输入的差分A/D转换器电路，由图1可知：

差分输出正端电压：

Vout+＝Vin (1)

差分输出负端电压：

差分A/D转换器输入转换电压为：

在单端输入差分输出转换电路中，要求R1＝Rf，则：

(Vout+)-(Vout-)＝2(Vin-Vref) (4)

A/D转换器的转换值Value与输入电压的的关系为：

按照式(5)，微处理器可运算还原出采样的输入电压值：

单端输入的差分A/D转换器电路在设计调试中存在以下不足：

数据采集系统前端的单端输入差分输出转换电路，要求输入电阻R1、反馈电阻Rf的阻值相等；但在实际电路设计中，R1、Rf的值之间存在偏差，影响数据采集系统的采样数据精度；而且这一偏差具有随机性，影响不同批次产品的采样数据的一致性。

由式(3)、式(4)，可得由于输入电阻R1、反馈电阻Rf阻值不一致引起的输入差分电压的误差为：

如在某一输入范围为0～2Vref(Vref为参考电压)的采用差分AD单转换器的单端输入数据采集系统中，Vref为5V，Vin输入范围为0～10V，Vin-Vref最大时有5V，当要求由于R1与Rf阻值不一致引起的误差在0.6mV以内，R1与Rf的相对误差要在0.00012以内，这对R1与Rf的精度和一致性要求都过高，工程上难以实现，不利于批量生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种单端输入的差分AD转换器电路校正方法，针对采用差分A/D转换器的单端输入数据采集系统中，由于单端输入差分输出转换电路中输入电阻R1、反馈电阻Rf的阻值存在偏差，降低了采样精度的问题；提出了一种提高差分A/D转换器转换精度的校正方法。

技术方案

一种单端输入的差分AD转换器电路校正方法，其特征在于步骤如下：