CN113541689B - 模拟采集无电位器的自动校准电路及校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟采集无电位器的自动校准电路及校准方法，校准电路中：基准源电路分别与第一模拟切换开关的第4引脚S1A、第5引脚S2A和第6引脚S3A相连，第二模拟切换开关的第14引脚S2和第11引脚S3分别与电压信号的输入正负端相连接，第二模拟切换开关的第1引脚IN1、第16引脚IN2、第9引脚IN3和第8引脚IN4均与校准控制信号输入端相连，第二模拟切换开关的第2引脚D1和第15引脚D2均与增益放大器的第10引脚+IN相连，第二模拟切换开关的第10引脚D3和第7引脚D4均与增益放大器的第1引脚‑IN相连；增益放大器的第7引脚OUT输出校准信号。通过本发明的技术方案，对模拟采集中模拟电路的漂移进行满度校准和零点校准。

Description

模拟采集无电位器的自动校准电路及校准方法
技术领域
本发明涉及模拟采集技术领域，尤其涉及一种模拟采集无电位器的自动校准电路和一种模拟采集无电位器的自动校准方法。
背景技术
如图1和图2所示，采集卡的校准方式以往都是采用带电位器校准方式，即采用外部电位器和满与零点校准电路结合方式，为了调节电压的大小，改变控制电路的电性能，一般使用电位器来实现，通过调节改变电路中的电阻值来达到控制电压的目的。电位器校准电路是一个比较复杂的校准过程，需要使用高精度电压源和电压表，靠调整电位器触点在电阻上移动而获得与电位器输入电压和动触点位移(或转角)成一定关系的电压输出。
而采用电位器校准电路，存在以下技术缺陷：采用带电位器校准电路需要电位器元器件和电位器电路搭配结合做满度和零点校准结合调整，这部分校准需要人工在电位器上做细微校准，操作麻烦，占用人工成本和生产周期成本；电位器随使用周期增加和元器件老化等因素影响，其精确度会发生一定的改变如零点和满度都会产生一些偏差，需要返厂或第三方专业机构校准。。
发明内容
针对上述问题中的至少之一，本发明提供了一种模拟采集无电位器的自动校准电路及校准方法，通过在自校准时采集卡内部连接至板载内部电压基准源到AD所有通道上，根据模拟切换开关的基准源参数，读取参考电压值并与期望数值进行比较，然后将校准系数存储在EEROM内存中，以对模拟采集中模拟电路的漂移进行校准。
为实现上述目的，本发明提供了一种模拟采集无电位器的自动校准电路，包括：2.5V基准源电路、4.096V基准源电路、5V基准源电路、第一模拟切换开关、第二模拟切换开关和增益放大器；所述2.5V基准源电路用于输出2.5V基准电压，所述4.096V基准源电路用于输出4.096V基准电压，所述5V基准源电路用于输出5V基准电压；所述2.5V基准源电路、所述4.096V基准源电路和所述5V基准源电路分别与所述第一模拟切换开关的第4引脚S1A、第5引脚S2A和第6引脚S3A相连，所述第一模拟切换开关的第2引脚EN为基准源选择控制器端1，所述第一模拟切换开关的第1引脚A0为基准源选择控制器端2，所述第一模拟切换开关的第16引脚A1为基准源选择控制器端3，所述第一模拟切换开关的第8引脚DA与所述第二模拟切换开关的第3引脚S1相连，所述第一模拟切换开关的第9引脚DB与所述第二模拟切换开关的第6引脚S4相连；所述第二模拟切换开关的第14引脚S2和第11引脚S3分别与电压信号的输入正负端相连接，所述第二模拟切换开关的第1引脚IN1、第16引脚IN2、第9引脚IN3和第8引脚IN4均与校准控制信号输入端相连，所述第二模拟切换开关的第2引脚D1和第15引脚D2均与所述增益放大器的第10引脚+IN相连，所述第二模拟切换开关的第10引脚D3和第7引脚D4均与所述增益放大器的第1引脚-IN相连；所述增益放大器的第7引脚OUT输出校准信号。
本发明还提出一种模拟采集无电位器的自动校准方法，应用于如上述技术方案所述的模拟采集无电位器的自动校准电路，包括：校准时控制所述校准控制信号输入端为高电平，同时第二模拟切换开关的第3引脚S1与第一模拟切换开关的第8引脚DA的校准源电压正端相连，第二模拟切换开关的第6引脚S4与第一模拟切换开关的第9引脚DB的校准源电压负端相连；控制所述第一模拟切换开关的基准源选择控制器端1和基准源选择控制器端2为高电平，基准源选择控制器端3为低电平，使得所述第一模拟切换开关的第6引脚S3A引入5V基准电压，从而所述第二模拟切换开关的第3引脚S1和第6引脚S4之间电压为5V基准电压，完成满度校准；控制所述第一模拟切换开关的基准源选择控制器端1、基准源选择控制器端2和基准源选择控制器端3均为高电平，使得所述第一模拟切换开关的第7引脚S4A引入0V基准电压，从而所述第二模拟切换开关的第3引脚S1和第6引脚S4之间电压为0V基准电压，完成零点校准。
在上述技术方案中，优选地，模拟采集无电位器的自动校准方法还包括：在不校准时控制校准控制信号输入端为低电平，电压信号输入正端与电压信号输入负端之间电压信号直接引出至所述增益放大器处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过在自校准时采集卡内部连接至板载内部电压基准源到AD所有通道上，根据模拟切换开关的基准源参数，读取参考电压值并与期望数值进行比较，然后将校准系数存储在EEROM内存中，以对模拟采集中模拟电路的漂移进行满度校准和零点校准。
附图说明
图1为现有技术的零点校准电路的电路原理示意图；
图2为现有技术的满度校准电路的电路原理示意图；
图3为本发明一种实施例公开的模拟采集无电位器的自动校准电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图3所示，根据本发明提供的一种模拟采集无电位器的自动校准电路，包括：2.5V基准源电路、4.096V基准源电路、5V基准源电路、第一模拟切换开关、第二模拟切换开关和增益放大器；2.5V基准源电路用于输出2.5V基准电压，4.096V基准源电路用于输出4.096V基准电压，5V基准源电路用于输出5V基准电压；2.5V基准源电路、4.096V基准源电路和5V基准源电路分别与第一模拟切换开关的第4引脚S1A、第5引脚S2A和第6引脚S3A相连，第一模拟切换开关的第2引脚EN为基准源选择控制器端1，第一模拟切换开关的第1引脚A0为基准源选择控制器端2，第一模拟切换开关的第16引脚A1为基准源选择控制器端3，第一模拟切换开关的第8引脚DA与第二模拟切换开关的第3引脚S1相连，第一模拟切换开关的第9引脚DB与第二模拟切换开关的第6引脚S4相连；第二模拟切换开关的第14引脚S2和第11引脚S3分别与电压信号的输入正负端相连接，第二模拟切换开关的第1引脚IN1、第16引脚IN2、第9引脚IN3和第8引脚IN4均与校准控制信号输入端相连，第二模拟切换开关的第2引脚D1和第15引脚D2均与增益放大器的第10引脚+IN相连，第二模拟切换开关的第10引脚D3和第7引脚D4均与增益放大器的第1引脚-IN相连；增益放大器的第7引脚OUT输出校准信号。
在该实施例中，通过第二模拟切换开关输入校准控制信号，并通过基准源选择控制端使能第一模拟切换开关输入的基准电压，进而对采集到的模拟电路的电压进行校准。
本发明还提出一种模拟采集无电位器的自动校准方法，应用于如上述实施例的模拟采集无电位器的自动校准电路，包括：校准时控制校准控制信号输入端为高电平，同时第二模拟切换开关的第3引脚S1与第一模拟切换开关的第8引脚DA的校准源电压正端相连，第二模拟切换开关的第6引脚S4与第一模拟切换开关的第9引脚DB的校准源电压负端相连；控制第一模拟切换开关的基准源选择控制器端1和基准源选择控制器端2为高电平，基准源选择控制器端3为低电平，使得第一模拟切换开关的第6引脚S3A引入5V基准电压，从而第二模拟切换开关的第3引脚S1和第6引脚S4之间电压为5V基准电压，完成满度校准；控制第一模拟切换开关的基准源选择控制器端1、基准源选择控制器端2和基准源选择控制器端3均为高电平，使得第一模拟切换开关的第7引脚S4A引入0V基准电压，从而第二模拟切换开关的第3引脚S1和第6引脚S4之间电压为0V基准电压，完成零点校准。
在该实施例中，根据校准控制信号输入的电平高低作为是否校准的控制信号，根据控制信号对基准源选择控制器端的电平进行选择，从而控制校准满度或校准零点。
在上述实施例中，优选地，模拟采集无电位器的自动校准方法还包括：在不校准时控制校准控制信号输入端为低电平，电压信号输入正端与电压信号输入负端之间电压信号直接引出至增益放大器处理。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种模拟采集无电位器的自动校准电路，其特征在于，包括：2.5V基准源电路、4.096V基准源电路、5V基准源电路、第一模拟切换开关、第二模拟切换开关和增益放大器；
所述2.5V基准源电路用于输出2.5V基准电压，所述4.096V基准源电路用于输出4.096V基准电压，所述5V基准源电路用于输出5V基准电压；
所述2.5V基准源电路、所述4.096V基准源电路和所述5V基准源电路分别与所述第一模拟切换开关的第4引脚S1A、第5引脚S2A和第6引脚S3A相连，所述第一模拟切换开关的第2引脚EN为基准源选择控制器端1，所述第一模拟切换开关的第1引脚A0为基准源选择控制器端2，所述第一模拟切换开关的第16引脚A1为基准源选择控制器端3，所述第一模拟切换开关的第8引脚DA与所述第二模拟切换开关的第3引脚S1相连，所述第一模拟切换开关的第9引脚DB与所述第二模拟切换开关的第6引脚S4相连；
所述第二模拟切换开关的第14引脚S2和第11引脚S3分别与电压信号的输入正负端相连接，所述第二模拟切换开关的第1引脚IN1、第16引脚IN2、第9引脚IN3和第8引脚IN4均与校准控制信号输入端相连，所述第二模拟切换开关的第2引脚D1和第15引脚D2均与所述增益放大器的第10引脚+IN相连，所述第二模拟切换开关的第10引脚D3和第7引脚D4均与所述增益放大器的第1引脚-IN相连；
所述增益放大器的第7引脚OUT输出校准信号。
2.一种模拟采集无电位器的自动校准方法，应用于如权利要求1所述的模拟采集无电位器的自动校准电路，其特征在于，包括：
校准时控制所述校准控制信号输入端为高电平，同时第二模拟切换开关的第3引脚S1与第一模拟切换开关的第8引脚DA的校准源电压正端相连，第二模拟切换开关的第6引脚S4与第一模拟切换开关的第9引脚DB的校准源电压负端相连；
控制所述第一模拟切换开关的基准源选择控制器端1和基准源选择控制器端2为高电平，基准源选择控制器端3为低电平，使得所述第一模拟切换开关的第6引脚S3A引入5V基准电压，从而所述第二模拟切换开关的第3引脚S1和第6引脚S4之间电压为5V基准电压，完成满度校准；
控制所述第一模拟切换开关的基准源选择控制器端1、基准源选择控制器端2和基准源选择控制器端3均为高电平，使得所述第一模拟切换开关的第7引脚S4A引入0V基准电压，从而所述第二模拟切换开关的第3引脚S1和第6引脚S4之间电压为0V基准电压，完成零点校准。
3.根据权利要求2所述的模拟采集无电位器的自动校准方法，其特征在于，还包括：
在不校准时控制校准控制信号输入端为低电平，电压信号输入正端与电压信号输入负端之间电压信号直接引出至所述增益放大器处理。
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