TMS320C28x模数转换器的精度校正

2019-07-30 16:28发布

引 言:   TMS320F2812是德州仪器公司(TI)推出的主频最高可达150 MHz的32位高性能数字信号处理器(DSP),内部集成了ADC转换模块。ADC模块是一个12位、具有流水线结构的模数转换器,内置双采样保持器(S/H),可多路选择16通道输入,快速转换时间运行在25 MHz、ADC时钟或12.5 Msps,16个转换结果寄存器可工作于连续自动排序模式或启动/停止模式。
  在现代电子系统中,作为模拟系统与数字系统接口的关键部件,模数转换器(ADC)已经成为一个相当重要的电路单元,用于控制回路中的数据采集。在实际使用中,发现该ADC的转换结果误差较大,如果直接将此转换结果用于控制回路,必然会降低控制精度。为了克服这个缺点,提高其转换精度,笔者在进行了大量实验后,提出一种用于提高TMS320F2812ADC精度的方法,使得ADC精度得到有效提高。
1 ADC模块误差的定义及影响分析
  1.1 误差定义
  常用的A/D转换器主要存在:失调误差、增益误差和线性误差。这里主要讨论失调误差和增益误差。理想情况下,ADC模块转换方程为y=x×mi,式中x=输入计数值 =输入电压×4095/3;y=输出计数值。在实际中,A/D转换模块的各种误差是不可避免的,这里定义具有增益误差和失调误差的ADC模块的转换方程为y=x×ma±b,式中ma为实际增益,b为失调误差。通过对F2812的ADC信号采集进行多次测量后,发现ADC增益误差一般在5%以内,即0.95<MA<1.05,失调误差一般在2%以内,即-20<B<+20。ADC的理想状态及实际状态比较如图1所示。 图1理想ADC转换与实际ADC转换
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12条回答
51xlf
2019-07-31 02:39
ADC校正  2.1校正方法
  通过以上分析可以看出,F2812的ADC转换精度较差的主要原因是存在增益误差和失调误差,因此要提高转换精度就必须对两种误差进行补偿。对于ADC模块采取了如下方法对其进行校正。

  选用ADC的任意两个通道作为参考输入通道,并分别提供给它们已知的直流参考电压作为输入(两个电压不能相同),通过读取相应的结果寄存器获取转换值,利用两组输入输出值求得ADC模块的校正增益和校正失调,然后利用这两个值对其他通道的转换数据进行补偿,从而提高了ADC模块转换的准确度。图1示出了如何利用方程获取ADC的校正增益和校正失调。具体计算过程如下:

  ① 获取已知输入参考电压信号的转换值yL和yh。
  ② 利用方程y=x×ma+b及已知的参考值(xL,yL)和(xH,yH)计算实际增益及失调误差:
  实际增益ma=(yH-yL)/(xH-xL);
  失调误差 b="yL" -xL×ma。
  ③ 定义输入x=y×CalGain-CalOffset,则由方程y=x×ma+b得校正增益CalGain=1/ma=(xH-xL)/(yH -yL),校正失调CalOffset=b/ma=yL/ma-xL。
  ④ 将所求的校正增益及校正失调应用于其他测量通道,对ADC转换结果进行校正。
  上述即为实现ADC校正的全过程,通过使用这种方法,ADC的转换精度有很大提高。由于这种方法是通过某个通道的误差去修正其他通道的误差,因此要采用这种方法,必须保证通道间具有较小的通道误差。对F2812ADC转换模块,由于其通道间的增益及失调误差均在0.2%以内,所以可以采用这种方法对其进行校正。

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