數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校正裝置、方法以及數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校正裝置、方法以及數(shù)控系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測領(lǐng) 域中，信號的處理無處不在。自然界中的物理量，例如壓力、溫度、位移、等都是模擬量。要 對這些物理量進行控制和檢測，經(jīng)常會使用DAC進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。但由于轉(zhuǎn)換器芯片本身由 于工藝的限制存在誤差，以及電路噪聲和溫度等因素的影響，DAC的模擬輸出會有誤差的存 在。
[0003] D/A轉(zhuǎn)換的誤差主要由以下幾個方面決定：
[0004] 1、基準電壓Vref:在D/A轉(zhuǎn)換中，Vref電壓是造成D/A轉(zhuǎn)換誤差的首要原因，如果 使Vref電壓精度做到較高，則D/A轉(zhuǎn)換誤差可以做到很小，在Vref電壓精度為0. 5%情況 下，實際的D/A轉(zhuǎn)換誤差小于1 %。
[0005] 2、比較器輸入端的失調(diào)電壓：該電壓對D/A轉(zhuǎn)換精度有一定影響，但影響較小。
[0006] 3、運算誤差：由于D/A轉(zhuǎn)換中要經(jīng)過乘除法運算后得到，在進行運算過程中如果 數(shù)據(jù)處理不當，如余數(shù)處理不當，也會產(chǎn)生誤差。
[0007] 4、干擾誤差：當輸入電壓不穩(wěn)時，恒流源的輸出電流會有一定的影響，會產(chǎn)生干擾 誤差。
[0008] 針對以上D/A轉(zhuǎn)換誤差存在的原因，通常所采用的解決辦法一般有如下幾種： [0009] 1、對Vref造成的誤差，只能通過提高Vref電壓精度來解決，它相當于D/A轉(zhuǎn)換的 基準電壓。
[0010] 2、選用靈敏度高的比較器可解決比較器輸入端導(dǎo)致的誤差問題。
[0011] 3、對運算誤差，可以通過軟件上的改進來解決。
[0012] 4、對于干擾造成的誤差，可對A/D轉(zhuǎn)換值進行數(shù)字濾波，如多次轉(zhuǎn)換求平均值等 方法來解決。
[0013] 針對通過提高D/A轉(zhuǎn)換器的基準電壓和提高比較器的靈敏度來解決D/A轉(zhuǎn)換存在 的誤差，就要在硬件電路設(shè)計時選用精度更高的芯片，這樣無非會增加開發(fā)的成本。數(shù)字濾 波的方法，一般只是將采樣得到的當前的D/A輸出值進處理，并沒有補償?shù)墓δ埽话闱?況下，環(huán)境、硬件條件相同時，采樣的結(jié)果相差的值不會超過1 %，因此，采樣值與理論的輸 出值之間的差距并不能很好的得到補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校正裝置、方法以及數(shù)控系 統(tǒng)，能夠很好的校正數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出。
[0015] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校 正裝置，校正裝置包括上位機以及與上位機連接的下位處理器，下位處理器進一步連接數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，其中上位機根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù)字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬 量以及測試數(shù)字量所對應(yīng)的理論模擬量利用最小二乘法進行直線擬合，下位處理器根據(jù)上 位機所擬合的直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正，并將校正后的待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā)送給數(shù)模 轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
[0016] 其中，上位機通過控制下位處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送測試數(shù)字量，待轉(zhuǎn)換數(shù)字量 由下位處理器直接進行接收。
[0017] 其中，下位處理器為ARM處理器，上位機通過USART串口與ARM處理器連接，ARM處 理器通過SPI接口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接。
[0018] 其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù)字量和待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的動作、上位機進 行直線擬合的動作和下位處理器對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正的動作在相同的外部環(huán)境下進 行。
[0019] 其中，直線方程為Y=aX+b，其中X為校正前的待轉(zhuǎn)換數(shù)字量，Y為校正后的待轉(zhuǎn) 換數(shù)字量，a為斜率，b為截距且分別通過以下公式獲得：
【主權(quán)項】
1. 一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校正裝置，其特征在于，所述校正裝置包括上位機以及與所述上 位機連接的下位處理器，所述下位處理器進一步連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中所述上位機根 據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù)字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬量以及所述測試數(shù) 字量所對應(yīng)的理論模擬量利用最小二乘法進行直線擬合，所述下位處理器根據(jù)所述上位機 所擬合的直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正，并將校正后的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā)送給所述 數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述上位機通過控制所述下位處理 器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送所述測試數(shù)字量，所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量由所述下位處理器直接進行 接收。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述下位處理器為ARM處理器，所述 上位機通過USART串口與所述ARM處理器連接，所述ARM處理器通過SPI接口與所述數(shù)模 轉(zhuǎn)換器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù)字量和待 轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的動作、所述上位機進行直線擬合的動作和所述下位處理器對待 轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正的動作在相同的外部環(huán)境下進行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述直線方程為Y = aX+b，其中X為 校正前的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量，Y為校正后的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量，a為斜率，b為截距且分別通 過以下公式獲得：
其中，X為實際模擬量，y為理論模擬量。
6. -種具有校正功能的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及如 權(quán)利要求1至5任意一項所述的校正裝置。
7. -種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校正方法，其特征在于，所述方法包括： 根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù)字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬量以及所述 測試數(shù)字量所對應(yīng)的理論模擬量利用最小二乘法進行直線擬合，以獲得一直線方程； 根據(jù)所述直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正，并將校正后的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā)送給 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù) 字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬量以及所述測試數(shù)字量所對應(yīng)的理論模擬量利 用最小二乘法進行直線擬合的步驟由上位機執(zhí)行，所述根據(jù)所述直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量 進行校正，并將校正后的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā)送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的步驟由 下位機完成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù) 字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬量以及所述測試數(shù)字量所對應(yīng)的理論模擬量利 用最小二乘法進行直線擬合的步驟和所述根據(jù)所述直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正，并 將校正后的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā)送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的步驟在同一外部環(huán) 境下完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù) 字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬量以及所述測試數(shù)字量所對應(yīng)的理論模擬量利 用最小二乘法進行直線擬合的步驟包括： 通過以下公式計算所述直線方程的斜率和截距：
其中，a為斜率，b為截距，X為實際模擬量，y為理論模擬量； 所述根據(jù)所述直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正，并將校正后的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā) 送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的步驟包括： 通過以下公式對所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正： Y = aX+b ； 其中，a為斜率，b為截距，X為校正前的所述待轉(zhuǎn)換數(shù)字量，Y為校正后的所述待轉(zhuǎn)換 數(shù)字量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的校正裝置、方法以及數(shù)控系統(tǒng)，校正裝置包括上位機以及與上位機連接的下位處理器，下位處理器進一步連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中上位機根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器對測試數(shù)字量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換所獲得的多個實際模擬量以及測試數(shù)字量所對應(yīng)的理論模擬量利用最小二乘法進行直線擬合，下位處理器根據(jù)上位機所擬合的直線方程對待轉(zhuǎn)換數(shù)字量進行校正，并將校正后的待轉(zhuǎn)換數(shù)字量發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。通過以上方式，本發(fā)明采用軟件的方法實現(xiàn)校正，省略了將采樣的實際模擬量由上位機逐個發(fā)送給下位處理器的過程，能夠加快算法的運算速度，節(jié)省硬件成本，并可以實現(xiàn)實時校正。
【IPC分類】H03M1-10, G05B19-404
【公開號】CN104678896
【申請?zhí)枴緾N201510072744
【發(fā)明人】唐恒悅
【申請人】北京配天技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月11日