一种提高TMS320F2812 ADC精度的方法

1、一种提高tms320f2812 adc精度的方法tms320f2812是公司（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（），内部集成了转换模块。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），可多路挑选16通道输入，迅速转换时光运行在25 mhz、adc时钟或12.5 msps，16个转换结果寄存器可工作于延续自动排序模式或启动/停止模式。在现代系统中，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单元，用于控制回路中的数据采集。在实际用法中，发觉该adc的转换结果误差较大，假如挺直将此转换结果用于控制

2、回路，必定会降低控制精度。为了克服这个缺点，提高其转换精度，笔者在举行了大量试验后，提出一种用于提高tms320f2812adc精度的办法，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。这里主要研究失调误差和增益误差。抱负状况下，adc模块转换方程为y=xmi，式中x=输入计数值 =输入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行避开的，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=xmab，式中ma为实际增益，b为失调误差。通过对f2812的adc信号采集举行多次测

3、量后，发觉adc增益误差普通在5%以内，即0.95图1抱负adc转换与实际adc转换1.2 影响分析在计算机测控系统中，对象数据的采集普通包含两种基本物理量：模拟量和数字量。对于数字量计算机可以挺直读取，而对于模拟量惟独通过转换成数字量才干被计算机所接受，因此要实现对模拟量精确的采集及处理，模数转换的精度和精确率必需满足一定的要求。因为f2812的adc具有一定增益误差的偏移误差，所以很简单造成系统的误操作。下面分析两种误差对线性电压输入及a/d转换结果的影响。f2812用户手册提供的adc模块输入模拟电压为03 v,而实际用法中因为存在增益误差和偏移误差，其线性输入被减小，分析如表1所列。下

4、面以y=x1.05+80为例介绍各项值的计算。当输入为0时，输出为80，因为adc的最大输出值为4095，则由式y=x1.05+80求得输入最大电压值为2.8013。 因此，沟通输入电压范围为1.40071.4007，此时有效位数n=ln4015/ln2=11.971,mv/计数位=2.8013/4015=0?6977，其余项计算同上。表1中的最后一行显示了adc操作的平安参数，其有效位数削减为11.865位，mv/计数位从0.7326增强为0.7345，这将会使转换结果削减0.2%。在实际应用中，所采集的信号常常为双极型信号，因此信号在送至adc之前需要添加转换电路，将双极型信号转化为单极型

5、信号。典型的转换电路2所示。对于adc模块，考虑到增益误差和失调误差对输入范围的影响，转换电路需要调节为3所示的电路。在图3中，输入增益误差的参考范围已经转变。对于双极性输入，其0 v输入的增益误差对应单极性输入的1.4315v的增益误差，因此，原有adc的增益误差和失调误差被增大了。例如，假如adc的增益误差为5%，失调误差为2%，则其双极性的增益误差计算如下：双极性输入x= 0.0000 v，单极性的adc输入电压x = 1.4315 v，其抱负的转换值为ye=1.43154095/3=1954，而由ya=19541.05+80计算得实际转换值，则双极性增益误差为ya-ye=2132-19

6、54=178(9.1%误差)。通过计算可以看出，adc的误差大大增强，因此要用法adc举行数据采集，就必需对adc举行校正，提高其转换精度。图2抱负状况下的电压转换电路图3校正后的电压转换电路2 adc校正2.1校正办法通过以上分析可以看出，f2812的adc转换精度较差的主要缘由是存在增益误差和失调误差，因此要提高转换精度就必需对两种误差举行补偿。对于adc模块实行了如下办法对其举行校正。选用adc的随意两个通道作为参考输入通道，并分离提供应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猎取转换值，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

7、两个值对其他通道的转换数据举行补偿，从而提高了adc模块转换的精确度。图1示出了如何利用方程猎取adc的校正增益和校正失调。详细计算过程如下： 猎取已知输入参考电压信号的转换值yl和yh。 利用方程y=xma+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 -xlma。 定义输入x=ycalgain-caloffset，则由方程y=xma+b得校正增益calgain=1/ma=（xh-xl）/(yh -yl)，校正失调caloffset=b/ma=yl/ma-xl。 将所求的校正增益及校正失调应用于其他测量

8、通道，对adc转换结果举行校正。上述即为实现adc校正的全过程，通过用法这种办法，adc的转换精度有很大提高。因为这种办法是通过某个通道的误差去修正其他通道的误差，因此要采纳这种办法，必需保证通道间具有较小的通道误差。对f2812adc转换模块，因为其通道间的增益及失调误差均在0.2%以内，所以可以采纳这种办法对其举行校正。2.2 软件实现与普通的adc转换程序相比，带校正的adc转换程序需要另外增强两个程序段：校正当的计算以及利用校正当对adc举行处理。为了便利操作及转换结果猎取，实现中定义了结构体变量adc?calibration?vars，用来保存adc转换后的各种数据。另外,提高程序的

9、通用性，采样的方式、参考电压值及凹凸电压抱负的转换值均在adc转换头文件adccalibration.h中定义。adc?calibration?vars定义如下：typedefstructuint*refhighchaddr;/参考高电压所连通道地址uint*refhighchaddr;/参考低电压所连通道地址uint*choaddr;/0通道地址uintavg_refhighactualcount;/参考高电压实际转换值uintavg_refhighactualcount;/参考低电压实际转换值uintrefhighidealcount;/参考高电压抱负转换值uintreflowcount;

10、/参考低电压实际转换值uintcalgain;/校正增益uintcaloffset;/校正失调/校正通道的转换值uintch0;uintch16;adc calibration vars;囫囵a/d转换任务由中断函数intadc()和主函数adccalibration()构成。中断函数主要用于转换数据的读取，而校正参数计算及各通道转换结果的修正在主函数完成。校正完后，将结果保存到所定义的结构体变量中。此处，对adc的校正采纳单采样单校正的处理办法，固然也可以采纳多采样单校正的处理办法，但是为了提高精度，假如设计系统开支允许，建议最好用法单采样单校正的办法，以提高adc精度。2.3试验结果笔者在自己所用法的f2812系统上举行了试验，选用1 v和2 v作为参考电压，选用通道a6和a7作为参考通道，通过对0 v、0.5 v、1.5 v、2.5 v校正前后的数据举行比较，发觉采纳上述校正办法后，adc的转换精确度显然得到充实，比较结果如表2所列。注：由参考电压计算得：calgain=0.965；caloffset=6.757。表2中所给出的数据只是笔者举行大量试验后所得数据的一组，试验证实通过校正后adc的误差能被控制在0.5%以内，这对大多数测控系统来说已满足要求，对于转换精度要求更高的系统，可以采纳外扩a/d转换器。结语a/d转换器是数据采集电路的核心