[发明专利]基于FPGA的高精度电阻校准系统及采用该系统实现的电阻校准方法

权利要求书

1.基于FPGA的高精度电阻校准系统，包括输入缓冲电路(1)、数模转换电路(2)、FPGA处理器(3)、上位机(4)和电源(5)；

FPGA处理器(3)，根据上位机(4)发出的指令信号，控制输入缓冲电路(1)进行量程切换，还用于发出数字量控制信号对数模转换电路(2)输出电压的幅值进行控制；

所述的输入缓冲电路(1)，用于将被侧仪器输出的激励电流信号转化为数字电压信号，

数模转换电路(2)，用于对接收的数字电压信号转化为模拟电压信号；

电源(5)，用于对输入缓冲电路(1)、数模转换电路(2)和FPGA处理器(3)进行供电；

其特征在于，所述的输入缓冲电路(1)包括3个输入缓冲模块，3个输入缓冲模块的结构相同，分别定义为低量程输入缓冲模块、中量程输入缓冲模块和高量程输入缓冲模块；每个输入缓冲模块包括继电器组(1-1)、放大器(U1)、电阻R1、电阻R2、电阻R_ref1、电阻R_ref2、电阻R_ref3和电阻R_ref4，且每个输入缓冲模块中电阻R_ref1、电阻R_ref2、电阻R_ref3和电阻R_ref4的阻值不同；

继电器组(1-1)的控制端用于接收FPGA处理器(3)输出的量程切换信号；

继电器组(1-1)的电流输入端用于接收被侧仪器输出的电流信号；

继电器组(1-1)的电压信号输出端与放大器(U1)的同相输入端连接，放大器(U1)的反相输入端同时与电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端接电源地，电阻R2的另一端与放大器(U1)的电压信号输出端连接，并作为输入缓冲模块的电压信号出端；

继电器组(1-1)的第一量程切换端子与电阻R_ref1的一端连接，继电器组(1-1)的第二量程切换端子与电阻R_ref2的一端连接，继电器组(1-1)的第三量程切换端子与电阻R_ref3的一端连接，继电器组(1-1)的第四量程切换端子与电阻R_ref4的一端连接，

电阻R_ref1的另一端与电阻R_ref2的另一端、电阻R_ref3的另一端和电阻R_ref4的另一端同时接电源地。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的高精度电阻校准系统，其特征在于，所述的FPGA处理器(3)嵌入有基于拟合算法的误差补偿IP核，且基于拟合算法的误差补偿IP核用于对输出电阻对应的数字控制量进行补偿。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的高精度电阻校准系统，其特征在于，所述的基于拟合算法的误差补偿IP核对电阻设定值所对应的数字控制量进行补偿的具体过程为：

步骤一，使用最小二乘法构建理想输出电阻与数字控制量间的初步拟合曲线，

步骤二，根据设定的允许误差值对初步拟合曲线采用迭代的方式进行去噪，获得去噪后的初步拟合曲线，

步骤三，采用插值法对去噪后的初步拟合曲线进行处理，从而获得实际输出电阻与补偿后的数字控制量间的控制曲线；

步骤四，根据电阻设定值在控制曲线上查找相应的数字控制量，该相应的数字控制量为补偿后的数字控制量，从而完成对电阻设定值所对应的数字控制量的补偿。