CN215867074U - 一种误差校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种误差校准系统，用于校准信号采集芯片，包括：测试上位机，电压跟随电路。电压跟随电路包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的反相输入端均与输出端连接，同相输入端均接地，输出端分别与信号采集芯片中的第一运算放大器反相输入端和同相输入端连接，信号采集芯片的输出端与测试上位机的输入端连接，输出端与信号采集芯片的程序写入引脚连接，用于传输误差校准代码至信号采集芯片以校准信号采集芯片的误差。本实用新型所提供的误差校准系统，避免了电源设备自身存在误差，或受信号采集芯片输入端产生的偏置电压影响而引入额外误差导致芯片误差校准不准确，提高对芯片的误差校准准确率。

Description

一种误差校准系统

技术领域

本实用新型涉及信号采集领域，特别是涉及一种误差校准系统。

背景技术

高精度信号采集芯片是一种实现采集电压信号，并经内部高精度转换后将信号输出的芯片，由于该采集芯片的输出信号误差极低而广泛应用于工业控制、新能源汽车等对输出信号精度要求极高的领域。

目前对高精度信号采集芯片的误差校准，主要通过测量采集芯片校准前的误差，然后将测量的误差传输至测试上位机，测试上位机根据测量的误差获取相应的校准代码，并将校准代码烧写至芯片寄存器以实现误差的校准。其中，测量采集芯片校准前的误差可以是使用电源设备在采集芯片的输入端施加一个固定电压a，再测量采集芯片的输出电压b，进而获取到采集芯片的失调电压误差b-a，该方法由于电源设备本身的误差较大，则输入电压a的误差也较大，导致芯片获取的失调电压误差b-a与实际相差较大，进而导致对采集芯片的误差校准不准确。此外，测量采集芯片校准前的误差也可以将采集芯片的输入端连接印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)的接地端以获取0输入电压，再测量采集芯片的输出端电压b，进而获取采集芯片的误差b，该方法由于采集芯片内部电压源会产生偏置电流，该电流流过与采集芯片输入引脚连接的芯片测试夹具的接触电阻后会产生偏置电压误差，导致输入电压不为0，因此采集芯片测量的实际误差不等于b，进而导致对采集芯片的误差校准不准确。

由此可见，目前对于高精度信号采集芯片的误差校准不论采用以上所述的任意一种方式，测量的芯片校准前的误差准确率都较低，进而导致对采集芯片的误差校准准确率较低。

因此，如何提高测量芯片校准前的误差准确率，进而提高对采集芯片误差的校准准确率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种误差校准系统，避免了电源设备自身存在误差，或受信号采集芯片输入端产生的偏置电压而引入额外误差导致芯片误差校准不准确，提高对芯片的误差校准准确率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种误差校准系统，用于校准信号采集芯片，包括：测试上位机，电压跟随电路；

所述电压跟随电路包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，所述第一电压跟随电路和所述第二电压跟随电路的反相输入端均与输出端连接，同相输入端均接地，且所述第一电压跟随电路和所述第二电压跟随电路的输出端分别与所述信号采集芯片中的第一运算放大器反相输入端和同相输入端连接；

所述信号采集芯片的输出端与所述测试上位机的输入端连接，且所述测试上位机的输出端与所述信号采集芯片的程序写入引脚连接，用于传输误差校准代码至所述信号采集芯片以校准所述信号采集芯片的误差。

优选地，所述误差校准系统还包括信号放大电路，所述信号放大电路连接于所述信号采集芯片与所述测试上位机之间，用于放大所述信号采集芯片的输出信号。

优选地，所述信号放大电路包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻以及第二运算放大器；

所述第二电阻的一端与所述第一电阻连接，另一端与所述运放的输出端连接，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端与所述第二运算放大器的反相输入端连接；

所述第三电阻的一端与所述第四电阻连接，另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的公共端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。

优选地，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相等。

优选地，所述误差校准系统还包括报警装置，所述报警装置与所述测试上位机连接，当所述信号采集芯片的误差不满足预设条件时，所述测试上位机控制所述报警装置与电源接通。

优选地，所述误差校准系统还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述测试上位机连接，用于设定所述测试上位机控制所述报警装置的报警条件。

优选地，所述人机交互模块包括鼠标和键盘，用于输入所述信号采集芯片的标准误差范围。

优选地，所述人机交互模块还包括显示屏，用于显示所述信号采集芯片的当前误差值。

本实用新型所提供的误差校准系统，用于校准信号采集芯片，包括：测试上位机，电压跟随电路。电压跟随电路包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的反相输入端均与输出端连接，同相输入端均接地，且第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的输出端分别与信号采集芯片中的第一运算放大器反相输入端和同相输入端连接。此外，信号采集芯片的输出端与测试上位机的输入端连接，且测试上位机的输出端与信号采集芯片的程序写入引脚连接，用于传输误差校准代码至信号采集芯片以校准信号采集芯片的误差。本实用新型所提供的误差校准系统，相比传统采用电源设备输入信号后测量信号采集芯片校准前的误差，避免了电源设备自身存在误差导致测量芯片校准前的误差不准确。此外，相比采用PCB测试板输入接地信号以测量信号采集芯片校准前的误差，可以避免受信号采集芯片输入端产生的偏置电压影响而引入额外误差导致芯片误差校准不准确，提高了对信号采集芯片的误差校准准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为校准信号采集芯片的流程图；

图2为本申请提供的一种误差校准系统；

图3为本申请提供的另一种误差校准系统；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种误差校准系统，用于对高精度信号采集芯片的误差进行校准以满足芯片误差指标要求，提高信号采集芯片的信号采集精度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

信号采集芯片因其采集的信号精度高而广泛应用于工业控制、新能源汽车等对输出信号精度要求极高的领域，通常信号采集芯片包含运算放大器、模数转换器、传感芯片等芯片类型。图1为校准信号采集芯片的流程图，如图1所示，对信号采集芯片1的误差校准主要包含以下三个步骤：

S10：测量信号采集芯片校准前的误差。

S11：根据校准前的误差获取相应的校准代码。

S12：将校准代码发送至信号采集芯片以校准误差。

目前，对于步骤S10测量信号采集芯片1校准前的误差，可以采用电压设备在信号采集芯片1输入端施加一个固定电压a，再测量信号采集芯片1输出端的电压b，则信号采集芯片1校准前的误差为b-a，该方法由于电源设备本身的误差较大，则输入电压a的误差也较大，导致芯片获取的失调电压误差b-a与实践相差较大，进而导致对采集芯片的误差校准准确率较低。

此外，步骤S10测量信号采集芯片1校准前的误差，也可以将采集芯片的输入端连接PCB测试板的接地端以获取0输入电压，再测量采集芯片的输出端电压b，进而获取采集芯片的误差b，该方法由于信号采集芯片1内部电压源会产生偏置电流，该电流流过与采集芯片输入引脚连接的芯片测试夹具的接触电阻后会产生偏置电压误差，导致输入电压不为0，因此采集芯片测量的实际误差不等于b，进而导致对采集芯片的误差校准准确率较低。

图2为本申请提供的一种误差校准系统。为解决测量信号采集芯片1校准前的误差不准确的问题，本申请提供如图2所示的误差校准系统，该系统包括：电压跟随电路2，测试上位机。在具体实施例中，电压跟随电路2包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，为了保证电压跟随电路2可以消除信号采集芯片1输入端产生的偏置电压，第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的反相输入端均与输出端连接，同相输入端均接地，且第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的输出端分别与信号采集芯片1中的第一运算放大器反相输入端和同相输入端连接。需要说明的是，电压跟随电路2可以设置在芯片测试印刷电路板上，也可以设置在其他类型的PCB板上，本发明对此不作限定。

在具体实施例中，信号采集芯片1输入端Vinp和Vinn流出偏置电流，偏置电流经过与信号采集芯片1输入端连接的芯片测试夹具接触电阻上会产生偏置电压，此时由于电压跟随电路2的高输入阻抗优势，可以将信号采集芯片1输入端Vinp和Vinn流出的偏置电流减小，避免引入额外的误差，所以测量信号采集芯片1输出端的电压b作为信号采集芯片1校准前的误差，测试上位机根据误差b获取相应的校准代码，并将校准代码烧写至信号采集芯片1以校准误差。

需要说明的是，测试上位机根据信号采集芯片1校准前的误差获取相应代码并烧写至信号采集芯片1以校准误差后，若校准后的信号采集芯片1误差精度满足要求，则完成校准，若不满足，则重复步骤S10至S12直到误差精度满足要求为止。

本实施例提供的误差校准系统，用于校准信号采集芯片，包括：测试上位机，电压跟随电路。电压跟随电路包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的反相输入端均与输出端连接，同相输入端均接地，且第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的输出端分别与信号采集芯片中的第一运算放大器反相输入端和同相输入端连接。此外，信号采集芯片的输出端与测试上位机的输入端连接，且测试上位机的输出端与信号采集芯片的程序写入引脚连接，用于传输误差校准代码至信号采集芯片以校准信号采集芯片的误差。本实用新型所提供的误差校准系统，相比传统采用电源设备输入信号后测量信号采集芯片校准前的误差，避免了电源设备自身存在误差导致测量芯片校准前的误差不准确。此外，相比采用PCB测试板输入接地信号以测量信号采集芯片校准前的误差，可以避免受信号采集芯片输入端产生的偏置电压影响而引入额外误差导致芯片误差校准不准确，提高了对信号采集芯片的误差校准准确度。

在上述实施例的基础上，考虑到信号采集芯片在输入准确的0电压后相应输出的电压由于太微弱而不易检测，因此，本申请在信号采集芯片输出端增加设置一个信号放大电路，当测量出信号采集芯片校准前的误差时，将误差电压经过信号放大电路将信号放大后传输至测试上位机，测试上位机获取到相应的校准代码后烧写至信号采集芯片以校准误差。

本实施例提供的误差校准系统，增加设置一个信号放大电路，可以将信号采集芯片输出的微小电压信号进行放大，满足了测试系统可以采集大电压信号的要求，避免了信号采集芯片在输入准确的0电压后相应输出的电压由于太微弱而不易检测的问题，提高了对信号采集芯片的校准率。

图3为本申请提供的另一种误差校准系统，如图3所示，信号放大电路3包括第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4以及第二运算放大器。其中，第二电阻R2的一端与第一电阻R1连接，另一端与运放的输出端连接，第一电阻R1与第二电阻R2的公共端与运算放大器的反相输入端连接，第三电阻R3的一端与第四电阻R4连接，另一端接地，第三电阻R3与第四电阻R4的公共端与第二运算放大器的同相输入端连接，信号放大电路3的输出放大倍数为Gain＝R2/R1＝R3/R4，需要说明的是，第一电阻R1与第三电阻R3阻值可以不同，第二电阻R2与第四电阻R4的阻值也可以不同，但是第一电阻R1与第二电阻R2的比例和第三电阻R3与第四电阻R4比例必须相同。

本实施例提供的误差校准系统，增加设置信号放大电路，可以将信号采集芯片输出的微小电压信号进行放大，信号放大电路的输出放大倍数为Gain＝R2/R1＝R3/R4，满足了测试系统可以采集大电压信号的要求，避免了信号采集芯片在输入准确的0电压后相应输出的电压由于太微弱而不易检测的问题，提高了对信号采集芯片的校准率。

在上述实施例的基础上，从信号传输精度的角度考虑，将第一电阻R1与第三电阻R3阻值设置相同，第二电阻R2与第四电阻R4的阻值设置相同。

本实施例提供的误差校准系统，增加设置信号放大电路，并将第一电阻R1与第三电阻R3阻值设置相同，以及第二电阻R2与第四电阻R4的阻值设置相同，保证了被信号放大电路放大的信号的精度，进一步提高了对信号采集芯片的校准准确率。

在上述实施例的基础上，为了方便检测人员可以直观地观察到校准后的信号采集芯片误差是否满足要求，增加设置报警装置，当信号采集芯片的误差不满足预设条件时，测试上位机控制报警装置与电源接通。

本实施例提供的误差校准系统，增加设置报警装置，可以方便检测人员直观观察到当前信号采集芯片的误差是否满足要求，可以及时对信号采集芯片的误差进行校准。

在上述实施例的基础上，增加设置人机交互模块，通过人机交互模块设定报警装置报警的预设条件，当信号采集芯片的误差不满足预设条件时，测试上位机控制报警装置与电源接通，并重新获取信号采集芯片的误差并校准。

本申请提供的误差校准系统，增加设置人机交互模块以便于检测人员设定信号采集芯片需要满足的精度要求，进而对信号采集芯片的误差进行校准。

在上述实施例的基础上，从便捷的角度考虑，人机交互模块包括鼠标，键盘以及显示屏，鼠标和键盘用于输入信号采集芯片需要满足的精度要求，显示屏用于观察当前信号采集芯片的精度。由此可见，本申请提供的误差校准系统，人机交互模块包括鼠标，键盘以及显示屏，方便检测人员设定信号采集芯片需要满足的精度要求以及直观地观察当前信号采集芯片的精度，进而对信号采集芯片的误差进行校准。

以上对本实用新型所提供的一种误差校准系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种误差校准系统，其特征在于，用于校准信号采集芯片，包括：测试上位机，电压跟随电路；

所述电压跟随电路包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，所述第一电压跟随电路和所述第二电压跟随电路的反相输入端均与输出端连接，同相输入端均接地，且所述第一电压跟随电路和所述第二电压跟随电路的输出端分别与所述信号采集芯片中的第一运算放大器反相输入端和同相输入端连接；

所述信号采集芯片的输出端与所述测试上位机的输入端连接，且所述测试上位机的输出端与所述信号采集芯片的程序写入引脚连接，用于传输误差校准代码至所述信号采集芯片以校准所述信号采集芯片的误差。

2.根据权利要求1所述的误差校准系统，其特征在于，还包括信号放大电路，所述信号放大电路连接于所述信号采集芯片与所述测试上位机之间，用于放大所述信号采集芯片的输出信号。

3.根据权利要求2所述的误差校准系统，其特征在于，所述信号放大电路包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻以及第二运算放大器；

所述第二电阻的一端与所述第一电阻连接，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端与所述第二运算放大器的反相输入端连接；

所述第三电阻的一端与所述第四电阻连接，另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的公共端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。

4.根据权利要求3所述的误差校准系统，其特征在于，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相等。

5.根据权利要求1所述的误差校准系统，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述测试上位机连接，当所述信号采集芯片的误差不满足预设条件时，所述测试上位机控制所述报警装置与电源接通。

6.根据权利要求5所述的误差校准系统，其特征在于，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述测试上位机连接，用于设定所述测试上位机控制所述报警装置的报警条件。

7.根据权利要求6所述的误差校准系统，其特征在于，所述人机交互模块包括鼠标和键盘，用于输入所述信号采集芯片的标准误差范围。

8.根据权利要求6所述的误差校准系统，其特征在于，所述人机交互模块还包括显示屏，用于显示所述信号采集芯片的当前误差值。

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