片上ADC/DAC實現(xiàn)精度可調(diào)ADC的方案

作者：時間：2012-10-29 來源：網(wǎng)絡(luò)

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比例關(guān)系修改其阻值，即可實現(xiàn)要得到的ADC的位數(shù)。例如將本系統(tǒng)修改為20位ADC，則ADC測量精度應(yīng)該為59.1 V/220=0.056 mV。由式(3)可知0.056=6x0.292xR100/R103，所以修改R103與R100的比值為312.8，即可以實現(xiàn)20位的ADC。通過此方法可實現(xiàn)10～20位精度可調(diào)的ADC。

　　2.4 硬件設(shè)計說明

　　U100是由運放OPA177F組成的電壓跟隨器，具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點，在本系統(tǒng)中的作用是實現(xiàn)匹配U101的輸入電阻和提高對輸入電壓分壓的精確度。R101和R100第二級減法運算電路的輸入匹配電阻，其阻值不宜小于10 kΩ，太小會影響ADC的測量精度。R104為限流電阻，防止電流超過VD100的最大額定電流。

　　R117和R118組成分壓電路，在R118上的電壓為45 mv，可抵消運放的零漂。若不加此分壓電路且DAC輸出為零時，經(jīng)過實際測量TP102點的電壓約為120 mV，這是由運放的零漂造成的，會影響ADC的測量精度。在每一個運放輸入端添加了0.1 μF的電容，去除高頻信號，提高輸入信號的穩(wěn)定性。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　軟件部分主要功能是對輸入電壓的測量。因為硬件設(shè)計中，運放和電阻本身的參數(shù)存在誤差，所以它們組成的放大電路的放大倍數(shù)存在誤差，從而造成ADC測量產(chǎn)生誤差。因此，傳統(tǒng)方法直接利用它們組成的放大電路的計算公式(式(2))計算出的輸入電壓值誤差比較大，電壓跳動明顯。因此，在系統(tǒng)第一次測量輸入電壓前，首先通過軟件設(shè)計建立輸入電壓校正表校正的方法實現(xiàn)減小誤差。

　　校正表是在第一次測量之前建立的數(shù)據(jù)表，作用是通過此表觀察輸入電壓值與測量值之間滿足何種曲線關(guān)系。在測量輸入電壓時，通過得到的曲線關(guān)系選擇拉格朗日插值算法，并將測量的值代入選擇的拉格朗日插值公式，計算出較為精確的輸入電壓值。

3.1 軟件實現(xiàn)過程

　　軟件設(shè)計過程主要包括MCU的ADC進行初始化，建立輸入電壓校正表，計算表達式(5)的值，拉格朗日插值計算輸入電壓，顯示輸入電壓值。軟件設(shè)計流程如3所示。