[發(fā)明專利]基于FPGA的智能誤差補償型積分器及其誤差補償方法

在審

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• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103986453A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉冬梅;趙衛(wèi)忠;萬寶年;陳波;盧釗
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H03K19/00
• 分類號: H03K19/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種基于FPGA的智能誤差補償型積分器，其特征在于：包括模擬積分電路模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊、FPGA模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊；模擬積分電路模塊由運算放大器、電子開關(guān)、電容器與電阻構(gòu)成，運算放大器的正、負(fù)輸入端分別連接有一個電阻R1、R2，電阻R1、R2的另一端分別通過節(jié)點連接電子開關(guān)k₁的兩端，電阻R1與電子開關(guān)k₁的連接處還接地，電阻R2與電子開關(guān)k₁的連接處分別與積分電容器C、電阻R3連接，積分電容器C的另一端連接單刀雙擲開關(guān)k₂，單刀雙擲開關(guān)k₂的一個端子連接運算放大器的信號輸出端、另一個端子連接電阻R3的另一端；FPGA控制電子開關(guān)k₁、單刀雙擲開關(guān)k₂，模擬積分電路模塊的信號輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的信號輸入端，F(xiàn)PGA分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的信號輸出端、數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊的信號輸入端連接；以模擬積分電路模塊為基礎(chǔ)，通過FPGA控制電子開關(guān)k₁、單刀雙擲開關(guān)k₂，當(dāng)電子開關(guān)k₁閉合時，運算放大器的輸入端與地接通，當(dāng)電子開關(guān)k₁斷開時，運算放大器的輸入端與微分信號接通；通過單刀雙擲開關(guān)k₂的切換實現(xiàn)積分器電容清零與積分工作的轉(zhuǎn)換；以FPGA為核心控制器，實現(xiàn)積分器的邏輯控制，產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊的控制信號，模擬積分電路模塊的輸出信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，該數(shù)字信號在FPGA中完成積分誤差補償，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號用于輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的智能誤差補償型積分器，其特征在于：所述的FPGA模塊采用Altera公司的CycloneⅡ系列FPGA作為控制器；FPGA模塊中包括5個功能模塊：Δv求解子模塊、邏輯控制模塊、誤差補償模塊、ADC控制器與DAC控制器。

3.一種基于FPGA的智能誤差補償型積分器的誤差補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

求解模擬積分電路模塊在Δt時間段內(nèi)的積分誤差Δv，Δt為模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的采樣間隔時間，并以Δv為基礎(chǔ)，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊轉(zhuǎn)換完成時刻，更新FPGA內(nèi)的積分誤差寄存器的值，由FPGA中的誤差補償模塊將模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊的轉(zhuǎn)換結(jié)果與積分誤差寄存器的值相減來實現(xiàn)積分誤差補償。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FPGA的智能誤差補償型積分器的誤差補償方法，其特征在于，Δv的求解方法，具體方法如下：

由FPGA發(fā)出邏輯控制信號，使智能誤差補償型積分器對地積分一段時間，在這段時間內(nèi)由FPGA產(chǎn)生一個周期為T的方波信號，在該方波信號的上升沿時刻，F(xiàn)PGA連續(xù)采集模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊在t_i1、t_i2時刻的轉(zhuǎn)換結(jié)果y_i1、y_i2，其中t_i2＝t_i1+Δt，一共采集m組數(shù)據(jù)，則有：Δv_i＝y(tǒng)_i2-y_i1，ADC的采樣間隔時間Δt內(nèi)模擬積分電路的積分誤差為Δv=1mΣi=1mΔvi=1m(Σi=1myi2-Σi=1myi1).]]>