[發明專利]模數轉換和數模轉換自校準方法和應用該方法的控制系統

有效

• 申請號: 201110460350.2
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102571089A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 徐汪洋
• 申請（專利權）人: 北京雪迪龍科技股份有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及模數轉換和數模轉換技術領域，尤其涉及模數轉換和數模轉換自校準方法和應用該方法的控制系統。

背景技術

現有控制系統中，有一種同時具有模數轉換模塊(ADC)和數模轉換模塊(DAC)的控制系統，如圖1所示，該系統包括處理器101、數模轉換模塊(DAC)102、模數轉換模塊(ADC)103、被控設備104。該系統的工作過程如下：處理器101將數字量控制信號Data1傳送給DAC102，DAC102在處理器的控制下將Data1轉換為模擬量輸出信號Ui1，并輸出到被控設備104，以控制被控設備；ADC103在處理器101的控制下采集被控設備104反饋的模擬量Ui2，將其轉化為數字量反饋信號Data2傳送給處理器101，處理器101根據Data2及內置的算法進行一系列數據處理，得到控制效果更好的新的數字量控制信號Data1，實現對外部設備的閉環控制。為了消除上述系統的閉環控制誤差，提高控制精度，需要對系統進行校準，其中主要是對DAC和ADC的校準。

現有技術采用的校準方法為分別對DAC和ADC單獨校準。首先對DAC進行校準：處理器依次按照預設的采集點對Data1進行取點并輸入DAC，利用示波器或相關高精度測量儀器測量DAC的模擬量輸出信號Ui1，并將Ui1作為實際輸出值進行記錄；根據DAC的參考電壓Uref1和最大輸入值D1，利用DAC轉換公式D1/Uref1＝Data1/Ui1’，計算出每個預設的采集點對應的理論輸出值Ui1’；將Ui1和Ui1’進行對比及相應的擬合處理，修正DAC的控制輸出Ui1以達到需要的要求。然后對ADC進行校準：外部信號源向ADC輸入模擬電壓信號Ui2，處理器根據預設的采集點對Ui2進行取點，讀取并記錄每個預設的采集點對應的數字量輸出值(即實際輸出值)Data2；根據ADC的參考電壓Uref2和最大輸出值D2，利用ADC轉換公式Uref2/D2＝Ui2/Data2’，計算出每個預設的采集點對應的理論輸出值Data2’；將對應的Data2’和Data2進行對比及相應的數據處理，根據數據處理結果修正ADC的轉換輸入Ui2以達到需要的要求。

上述校準方法中，數據記錄及數據處理均由人工操作完成，導致其工作量大、效率低。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了模數轉換和數模轉換自校準方法和應用該方法的控制系統，以解決現有技術存在的工作量大、效率低的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種模數轉換和數模轉換自校準方法，基于一種控制系統，所述系統包括處理器、數模轉換模塊DAC、模數轉換模塊ADC、被控設備和選擇開關；其中，

所述處理器的輸出端與所述DAC的輸入端連接，所述控制器的輸入端與所述ADC的輸出端連接；

所述選擇開關用于改變所述DAC、ADC和被控設備之間的連接狀態，使所述系統處于校準模式或控制模式；其中，

所述選擇開關的第一端口與所述DAC的輸出端連接，所述選擇開關的第二端口與所述ADC輸入端連接，所述選擇開關的第三端口與所述被控設備的輸入端連接，所述選擇開關的第四端口與所述被控設備的輸出端連接；

當所述第一端口與所述第二端口連接，所述第一端口與所述第三端口斷開，且所述第二端口與所述第四端口斷開時，所述系統處于校準模式；當所述第一端口與所述第二端口斷開，且所述第一端口與所述第三端口連接，且所述第二端口與所述第四端口連接時，所述系統處于控制模式；

所述方法包括步驟：

所述系統上電，控制所述選擇開關，使所述系統處于校準模式；

所述處理器將數字量輸入信號輸入到所述DAC，并控制所述DAC和ADC依次執行信號轉換，由ADC輸出實際數字量輸出信號；

所述處理器采集并對應記錄所述數字量輸入信號和實際數字量輸出信號；

所述處理器根據所述數字量輸入信號、所述DAC的參考電壓和所述ADC的參考電壓，計算得出理論數字量輸出信號；

所述處理器對所述數字量輸入信號、實際數字量輸出信號和理論數字量輸出信號進行分析，得出所述ADC和DAC的修正參數；

所述處理器根據所述修正參數對所述ADC和DAC進行修正。

優選地，所述處理器根據所述修正參數對所述ADC和DAC進行修正之后還包括：控制所述選擇開關，使所述系統處于控制模式。

優選地，所述控制所述選擇開關包括通過所述處理器自動控制所述選擇開關。

優選地，所述控制所述選擇開關包括手動控制所述選擇開關。