TMS320C28x模数转换器的精度校正

图2理想情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。

　　2.2软件实现

　　与一般的ADC转换程序相比，带校正的ADC转换程序需要另外增加两个程序段：校正值的计算以及利用校正值对ADC进行处理。为了方便操作及转换结果获取，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,提高程序的通用性，采样的方式、参考电压值及高低电压理想的转换值均在ADC转换头文件ADCCalibration.h中定义。ADCCALIBRATIONVARS定义如下：

　　typedefstruct{

　　Uint*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;//参考高电压理想转换值

　　UintRefLowCount;//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;

　　整个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的校正采用单采样单校正的处理方法，当然也可以采用多采样单校正的处理方法，但是为了提高精度，如果设计系统开支允许，建议最好使用单采样单校正的方法，以提高ADC精度。

　　2.3实验结果

　　笔者在自己所使用的F2812系统上进行了实验，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校正前后的数据进行比较，发现采用上述校正方法后，ADC的转换准确度明显得到改善，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进行大量实验后所得数据的一组，实验证明通过校正后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，可以采用外扩A/D转换器。

　　结语

　　A/D转换器是数据采集电路的核心部件，其良好的精度与准确性是提高数据采集电路性能的关键。TMS320F2812作为TI公司推出的一款集微控制器及数字信号处理器于一身的32位处理器，以其运行速度高和强大的处理功能得到广泛应用，而对其ADC模块精度的提高，将进一步提高其在控制领域中的应用。本文提出的用于提高ADC模块精度的校正算法，经实际应用证明实用可行。

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