片上ADC/DAC實(shí)現(xiàn)精度可調(diào)ADC的方案

　　2.4 硬件設(shè)計(jì)說明

　　U100是由運(yùn)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(diǎn)，在本系統(tǒng)中的作用是實(shí)現(xiàn)匹配U101的輸入電阻和提高對(duì)輸入電壓分壓的精確度。R101和R100第二級(jí)減法運(yùn)算電路的輸入匹配電阻，其阻值不宜小于10 kΩ，太小會(huì)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(yùn)放的零漂。若不加此分壓電路且DAC輸出為零時(shí)，經(jīng)過實(shí)際測量TP102點(diǎn)的電壓約為120 mV，這是由運(yùn)放的零漂造成的，會(huì)影響ADC的測量精度。在每一個(gè)運(yùn)放輸入端添加了0.1 μF的電容，去除高頻信號(hào)，提高輸入信號(hào)的穩(wěn)定性。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件部分主要功能是對(duì)輸入電壓的測量。因?yàn)橛布O(shè)計(jì)中，運(yùn)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(jì)算公式(式(2))計(jì)算出的輸入電壓值誤差比較大，電壓跳動(dòng)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(jì)建立輸入電壓校正表校正的方法實(shí)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(shí)，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(jì)算出較為精確的輸入電壓值。

3.1 軟件實(shí)現(xiàn)過程

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

　　設(shè)X為MCU的DAC數(shù)字量十進(jìn)制的值，Y為MCU的ADC數(shù)字量十進(jìn)制的值。

　　由式(4)可得式(5)：