[發明專利]一種單端輸入的差分AD轉換器電路校正方法

有效

• 申請號: 201410627782.1
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104333387B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 顧光;肖鑒;白穎;魏欣;羅強;白云飛
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H03M3/02
• 分類號: H03M3/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種單端輸入的差分AD轉換器電路校正方法，用于消除由于電路輸入端的單端轉差分電路參數偏差引起的轉換誤差。在采用差分A/D轉換器的單端輸入數據采集系統中，前端的單端輸入差分輸出轉換電路由于電阻阻值存在偏差，影響轉換精度。本發明在常規采樣電壓值計算算法的基礎上，引入存在阻值偏差的電阻阻值作為計算采樣電壓值的參量，得到了對常規計算采樣電壓值算法進行校正的校正算法，消除了電阻阻值偏差對計算采樣電壓值精度的影響，并使數據采集系統的精度一致性得到保證。

技術領域

本發明發明屬于電子技術、計算機技術領域，具體涉及一種單端輸入的差分AD轉換器電路校正方法。

背景技術

在數據采集中，為了抑制共模干擾，常采用差分A/D轉換器進行數據采樣。差分A/D轉換器要求輸入信號為一對差分信號，當輸入信號為單端信號時，需要采用單端轉差分電路將單端信號轉換為差分信號，再輸入到差分A/D轉換器中進行數據轉換。差分A/D轉換器得到轉換結果后，將結果送入用于數據處理的微處理器中，微處理器將A/D轉換結果通過運算還原為輸入采樣電壓值，進行后續處理。

輸入范圍為0～2Vref(Vref為參考電壓)的數據采集系統框圖見圖1。

差分A/D轉換器對差分正輸入端(In+)與差分負輸入端(In-)之間的差值電壓進行A/D轉換。對于單端輸入的差分A/D轉換器電路，由圖1可知：

差分輸出正端電壓：

Vout+＝Vin (1)

差分輸出負端電壓：

差分A/D轉換器輸入轉換電壓為：

在單端輸入差分輸出轉換電路中，要求R1＝Rf，則：

(Vout+)-(Vout-)＝2(Vin-Vref) (4)

A/D轉換器的轉換值Value與輸入電壓的的關系為：

按照式(5)，微處理器可運算還原出采樣的輸入電壓值：

單端輸入的差分A/D轉換器電路在設計調試中存在以下不足：

數據采集系統前端的單端輸入差分輸出轉換電路，要求輸入電阻R1、反饋電阻Rf的阻值相等；但在實際電路設計中，R1、Rf的值之間存在偏差，影響數據采集系統的采樣數據精度；而且這一偏差具有隨機性，影響不同批次產品的采樣數據的一致性。

由式(3)、式(4)，可得由于輸入電阻R1、反饋電阻Rf阻值不一致引起的輸入差分電壓的誤差為：

如在某一輸入范圍為0～2Vref(Vref為參考電壓)的采用差分AD單轉換器的單端輸入數據采集系統中，Vref為5V，Vin輸入范圍為0～10V，Vin-Vref最大時有5V，當要求由于R1與Rf阻值不一致引起的誤差在0.6mV以內，R1與Rf的相對誤差要在0.00012以內，這對R1與Rf的精度和一致性要求都過高，工程上難以實現，不利于批量生產。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種單端輸入的差分AD轉換器電路校正方法，針對采用差分A/D轉換器的單端輸入數據采集系統中，由于單端輸入差分輸出轉換電路中輸入電阻R1、反饋電阻Rf的阻值存在偏差，降低了采樣精度的問題；提出了一種提高差分A/D轉換器轉換精度的校正方法。

技術方案

一種單端輸入的差分AD轉換器電路校正方法，其特征在于步驟如下：