RU2399156C1 - Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method - Google Patents

Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2399156C1
RU2399156C1 RU2009135010/09A RU2009135010A RU2399156C1 RU 2399156 C1 RU2399156 C1 RU 2399156C1 RU 2009135010/09 A RU2009135010/09 A RU 2009135010/09A RU 2009135010 A RU2009135010 A RU 2009135010A RU 2399156 C1 RU2399156 C1 RU 2399156C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
analog
signal
code
measurement
zero
Prior art date
Application number
RU2009135010/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Беляев (RU)
Александр Николаевич Беляев
Владимир Викторович Валиков (RU)
Владимир Викторович Валиков
Сергей Николаевич Селезнев (RU)
Сергей Николаевич Селезнев
Александр Владимирович Валиков (RU)
Александр Владимирович Валиков
Original Assignee
Александр Николаевич Беляев
Владимир Викторович Валиков
Александр Владимирович Валиков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Николаевич Беляев, Владимир Викторович Валиков, Александр Владимирович Валиков filed Critical Александр Николаевич Беляев
Priority to RU2009135010/09A priority Critical patent/RU2399156C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2399156C1 publication Critical patent/RU2399156C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: device has an input signal source, an analogue signal switch, an amplifier, an analogue-to-digital converter, a control computer system, as well as a zero voltage source and a reference voltage source. Another version of the method of correcting analogue-to-digital conversion errors involves analogue-to-digital conversion of the initial signal and matching it with the reference signal where, before operation (during adjustment) the device is calibrated under normal conditions, involving measurement of the signal which corresponds to zero and measurement of the reference signal. The obtained values are saved in nonvolatile memory in form of a zero code and a standard value code. Measurement during operation is carried out as follows: incoming signals are measured at all inputs, with subsequent low-pass filtering of values obtained in the measurement cycle. In order to reduce effect of noise in the measurement channel, the zero correction code and the gain compensation factor are determined in each measurement cycle, after which measurements are corrected at the measurement inputs.
EFFECT: high accuracy of realising the disclosed method with minimum hardware and software expenses.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и измерительно-вычислительных комплексах для коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, связанных со смещением нуля и дрейфом коэффициента усиления тракта измерения. Наиболее эффективно применение данного способа в многоканальных системах измерения параметров с постоянными или медленно меняющимися значениями. Величина смещения нуля и дрейф коэффициента усиления обусловлены температурной и временной нестабильностью элементов тракта измерения.The invention relates to measuring equipment and can be used in information-measuring systems and measuring and computing systems for correcting errors of analog-to-digital conversion associated with zero offset and drift of the gain of the measurement path. The most effective application of this method in multichannel systems for measuring parameters with constant or slowly changing values. The magnitude of the zero offset and the drift of the gain are due to the temperature and time instability of the elements of the measurement path.

Известны способы коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, например, способ [1], при котором осуществляют аналого-цифровое (прямое) преобразование исходного сигнала, цифро-аналоговое (обратное) преобразование сигнала, уменьшенного на величину образцового сигнала прямого преобразования исходного сигнала, полученный сигнал подвергают прямому преобразованию, осуществляют также обратное преобразование сигнала, увеличенного на величину образцового сигнала результата прямого преобразования исходного сигнала, полученный сигнал также подвергают прямому преобразованию, вычисляют скорректированный результат преобразования исходного сигнала по математической формуле.Known methods for correcting errors of analog-to-digital conversion, for example, the method [1], which perform analog-to-digital (direct) conversion of the original signal, digital-to-analog (inverse) conversion of the signal, reduced by the value of the model signal of direct conversion of the original signal, the received signal subjected to direct conversion, carry out the inverse transformation of the signal increased by the value of the reference signal of the result of the direct conversion of the original signal obtained from The signal is also subjected to direct conversion, and the adjusted result of the conversion of the original signal is calculated by the mathematical formula.

Описанный способ реализуется с помощью устройства, содержащего управляющий вычислительный комплекс (УВК), магистраль типа «общая шина», точный цифро-аналоговый преобразователь, источник измеряемого сигнала, входной коммутатор аналоговых сигналов, групповой нормирующий преобразователь с нелинейной функцией преобразования, коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь.The described method is implemented using a device containing a control computer complex (UVK), a common bus line, an accurate digital-to-analog converter, a measured signal source, an input analog switch, a group normalizing converter with a non-linear conversion function, an analog and analog switch digital converter.

Недостатком данного технического решения является сложность и низкое быстродействие.The disadvantage of this technical solution is the complexity and low speed.

Известен также способ [2], включающий коррекцию на основе последовательного цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования сигналов, с последующим сохранением результата аналого-цифрового преобразования в оперативном запоминающем устройстве, при котором осуществляется процесс тестирования, в начале осуществляющийся в непрерывном режиме с момента включения аналого-цифрового преобразователя в течение 2n тактов, с последующим запоминанием кода тестового сигнала по адресу выходного кода корректируемого n-разрядного аналого-цифрового преобразователя, причем тестовый сигнал представляет собой ступенчатую функцию напряжения, уровень мгновенного значения которого пропорционален коду числа тактовых импульсов, и в случае линеаризации за полный период тестирования (2n тактов) будет совпадать с идеализированной характеристикой аналого-цифрового преобразования, при этом в ходе непрерывного тестирования режим коррекции блокируется, а по завершении непрерывного тестирования начинается этап коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, режимы коррекции и периодического тестирования в течение одного такта чередуются, а периодическое тестирование проводится ввиду возможной нестабильности характеристики преобразования аналого-цифрового преобразователя, при этом в режиме коррекции выходной код аналого-цифрового преобразователя служит адресом для вывода кода мгновенного значения напряжения, лежащего на идеализированной характеристике аналого-цифрового преобразования.There is also known a method [2], which includes correction based on sequential digital-to-analog and analog-to-digital conversion of signals, followed by storing the result of analog-to-digital conversion in random-access memory, in which the testing process is carried out, at the beginning it is carried out continuously from the moment the analog- D converter 2 for n clock cycles, followed by latching the test code signal at the output code of the corrected n-bit analog-to-digital th transducer, wherein the test signal is a step function voltage level of the instantaneous value which is proportional to the code number of clock pulses, and in the case of linearization of the complete test period (2 n clock cycles) will coincide with an idealized characteristic of the analog-digital conversion, wherein during the continuous testing, the correction mode is blocked, and upon completion of continuous testing, the stage of correction of errors in analog-to-digital conversion, correction modes and periodic tests are alternated for one clock cycle, and periodic testing is carried out due to the possible instability of the conversion characteristics of the analog-to-digital converter, while in the correction mode the output code of the analog-to-digital converter serves as an address for outputting a code for the instantaneous voltage value lying on the idealized analog-to-digital conversion characteristic .

Описанный способ реализуется с помощью устройства, содержащего генератор тактовых импульсов (ГТИ), n-разрядный двоичный счетчик, (n+1)-входовый элемент И, ОЗУ (2n слова × n разряда), n-разрядный цифро-аналоговый преобразователь, коммутатор аналоговых сигналов, корректируемый n-разрядный АЦП, делитель на два, двухвходовый элемент ИЛИ, n-элементный блок ключей, при этом выход ГТИ подключен к входу n-разрядного двоичного счетчика, выходы которого одновременно подключены к n входам (n+1)-входового элемента И, к входам ОЗУ и к входам n-разрядного ЦАП, выход которого подключен к второму информационному входу коммутатора аналоговых сигналов, первый информационный вход которого служит входом устройства, а выход подключен ко входу корректируемого n-разрядного АЦП, выходы которого являются адресными входами ОЗУ; выход (n+1)-входового элемента И подключен к входу делителя на два, инверсный выход которого одновременно соединен с (n+1)-м входом (n+1)-входового элемента И и со вторым входом двухвходового элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу ГТИ, а выход одновременно подключен к входу управления коммутатора аналоговых сигналов, входу управления записью ОЗУ и входу управления n-элементного блока ключей, выходы последнего являются выходами устройства.The described method is implemented using a device containing a clock generator (GTI), an n-bit binary counter, an (n + 1) -input element I, RAM (2 n words × n bits), an n-bit digital-to-analog converter, a switch analog signals, adjustable n-bit ADC, divider by two, two-input OR element, n-element key block, while the GTI output is connected to the input of an n-bit binary counter, the outputs of which are simultaneously connected to n inputs of an (n + 1) -input element And, to the inputs of RAM and to the inputs of the n-bit DAC, output which is connected to the second data input of the analog switch, the first information input of which serves as an input device and an output connected to an input of the corrected n-bit ADC, which outputs are addressable RAM inputs; the output of the (n + 1) -and input element AND is connected to the input of the divider by two, whose inverse output is simultaneously connected to the (n + 1) -th input of the (n + 1) -in input element And and with the second input of the two-input element OR, the first input which is connected to the GTI output, and the output is simultaneously connected to the control input of the analog signal switch, the RAM write control input and the n-element key block control input, the outputs of the latter are the device outputs.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования [3], включающий аналого-цифровое (прямое) преобразование исходного сигнала, при котором корректируемый k-разрядный аналого-цифровой преобразователь с момента включения переводится в режим непрерывного тестирования, которое осуществляется 2m раз (k и m связаны соотношением: k=m+n), причем тестовый сигнал представляет собой ступенчатую функцию напряжения, изменяющегося в диапазоне входных сигналов корректируемого аналого-цифрового преобразователя и отождествляемого с 2m эталонными сигналами, кодовый эквивалент порядкового номера которых служит адресом ячеек памяти оперативно-запоминающего устройства, в которые записывается выходной код тестируемого аналого-цифрового преобразователя. В ходе непрерывного тестирования режим коррекции блокируется. По завершению этапа непрерывного тестирования осуществляется этап коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, характеризующийся чередованием двух циклов: анализа входного сигнала и периодического тестирования, определяемых очередностью поступления групп из 2n-1 импульсов. В ходе анализа входного сигнала осуществляется аналого-цифровое преобразование отсчетов информационного входного сигнала и запоминание результата, при периодическом тестировании происходит одновременно собственно коррекция результата аналого-цифрового преобразования и периодическое тестирование аналого-цифрового преобразователя, которое проводится в силу возможной нестабильности параметров работающего аналого-цифрового преобразователя. В процессе непрерывного тестирования АЦП создается таблица поправок, в которую заносятся значения отклонений от идеальной характеристики АЦП для каждого значения кода ЦАП. Коррекция измеренного значения осуществляется на величину поправки, соответствующую данному значению сигнала АЦП.The closest in technical essence to the claimed one is a method for correcting errors of analog-to-digital conversion [3], including analog-to-digital (direct) conversion of the original signal, in which the corrected k-bit analog-to-digital converter from the moment of switching is switched to continuous testing mode, which is carried out 2 m times (k and m are related by the relation: k = m + n), and the test signal is a step function of the voltage, which varies in the range of input signals of the corrected an analog-to-digital converter and identified with 2 m reference signals, the code equivalent of the serial number of which serves as the address of the memory cells of the RAM, into which the output code of the tested analog-to-digital converter is recorded. During continuous testing, the correction mode is blocked. Upon completion of the stage of continuous testing, the stage of correction of errors in analog-to-digital conversion is carried out, characterized by the alternation of two cycles: analysis of the input signal and periodic testing, determined by the order of arrival of groups of 2 n-1 pulses. During the analysis of the input signal, an analog-to-digital conversion of the samples of the information input signal and storing of the result are carried out, with periodic testing, the result of the analog-to-digital conversion is simultaneously corrected and the analog-to-digital converter is periodically tested, which is carried out due to the possible instability of the parameters of the working analog-to-digital converter . In the process of continuous testing of the ADC, a correction table is created, in which the values of deviations from the ideal characteristics of the ADC are entered for each value of the DAC code. The correction of the measured value is carried out by the correction value corresponding to the given value of the ADC signal.

Описанный способ коррекции аналого-цифрового преобразования реализуется устройством, содержащим генератор тактовых импульсов (ГТИ), k-разрядный двоичный счетчик, блок управления, m-элементный блок ключей, m-разрядный ЦАП, коммутатор аналоговых сигналов, корректируемый k-разрядный АЦП, ОЗУ (2m слова × k разряда), k-разрядный регистр хранения значения Y1, вычислитель, m-разрядный регистр хранения значения UЭ1, m-разрядный сумматор, m-элементный блок ключей, блок m трехвходовых схем ИЛИ, k-разрядный регистр хранения значения Y2, k-разрядный регистр хранения значения Y3, при этом выход ГТИ подключен к входу k-разрядного двоичного счетчика, k выходов которого соединены с k входами блока управления, а m выходов из k (с (n+1)-го по k-й) одновременно подключены к m входам блока ключей и m-разрядного ЦАП, выход которого подключен к второму информационному входу коммутатора аналоговых сигналов, первый информационный вход которого служит входом устройства, а выход подключен ко входу корректируемого k-разрядного АЦП, k выходов которого являются информационными входами ОЗУ и регистра хранения значения Y1, k выходов которого подключены ко второй группе информационных входов вычислителя, а m выходов из k (с (n+1)-го по k-й) одновременно подключены к m входам регистра хранения значения UЭ1 и m входам первой группы входов сумматора, вторую группу входов которого представляет вход младшего разряда, на который подано напряжение, соответствующее уровню логической единицы.The described analog-to-digital conversion correction method is implemented by a device containing a clock pulse generator (GTI), a k-bit binary counter, a control unit, an m-element key block, an m-bit DAC, an analog signal switch, a correctable k-bit ADC, RAM ( 2 m words × k bits), k-bit value storage register Y 1 , calculator, m-bit value storage register U E1 , m-bit adder, m-element key block, block of three-input OR circuits, k-bit storage register values Y 2 , k-bit register x injuries of the value Y 3 , while the GTI output is connected to the input of a k-bit binary counter, k outputs of which are connected to k inputs of the control unit, and m outputs from k (from (n + 1) -th to k-th) are simultaneously connected to m inputs of the key block and m-bit DAC, the output of which is connected to the second information input of the analog signal switch, the first information input of which serves as the input of the device, and the output is connected to the input of the corrected k-bit ADC, k outputs of which are information inputs of RAM and storage register values Y 1 , k outputs of which are connected to the second group of information inputs of the calculator, and m outputs from k (from (n + 1) -th to k-th) are simultaneously connected to m inputs of the storage register of the value U Э1 and m inputs of the first group of inputs of the adder , the second group of inputs of which is the input of the least significant bit to which a voltage is applied corresponding to the level of a logical unit.

Недостатками описанных технических решений, предназначенных для коррекции погрешности аналого-цифрового преобразования, являются значительные аппаратные и программные затраты для выполнения компенсации, необходимость периодического прерывания процесса измерения для выполнения длительной процедуры непрерывного тестирования, а также строгое требование к монотонности характеристики преобразования АЦП, так как в противном случае могут возникать неоднозначности, и соответственно, ошибки при выполнении коррекции.The disadvantages of the described technical solutions designed to correct the error of the analog-to-digital conversion are significant hardware and software costs for performing compensation, the need to periodically interrupt the measurement process to perform a lengthy continuous testing procedure, as well as the strict requirement for the monotonicity of the ADC conversion characteristics, since otherwise In this case, ambiguities may occur, and accordingly, errors when performing the correction.

Наиболее близким по технической сущности к устройству, реализующему предлагаемый способ, является устройство, представленное в [1].The closest in technical essence to a device that implements the proposed method is the device presented in [1].

При создании заявляемого изобретения стояла задача разработки технического решения, позволяющего осуществлять коррекцию погрешностей смещения нуля и дрейфа коэффициента усиления, вызванных действием температуры и долговременной нестабильностью применяемых компонентов при минимальных аппаратных и программных издержках.When creating the claimed invention, the task was to develop a technical solution that allows the correction of errors of zero offset and gain drift caused by the action of temperature and long-term instability of the components used with minimal hardware and software costs.

Для решения поставленной задачи при осуществлении коррекции погрешности аналого-цифрового преобразования, включающей аналого-цифровое преобразование исходного сигнала и отождествление его с эталонным сигналом, перед началом процесса измерения выполняют калибровку устройства в нормальных условиях, включающую измерение сигнала, соответствующего нулю, и измерение эталонного сигнала, полученные значения заносят в энергонезависимую память в виде кода нуля и кода эталонного значения и используют в дальнейшем в процессе эксплуатации для выполнения коррекции значений измерений, выполненных с произвольным уходом параметров схемы измерения; в процессе эксплуатации осуществляют цикл измерения, включающий измерение поступающих сигналов по всем N+2 входам с последующей низкочастотной фильтрацией значений, полученных в цикле измерения, для уменьшения влияния помех в тракте измерения, в каждом цикле измерения определяют код коррекции нуля как разность кода измеренного нулевого значения и кода нулевого значения, полученного при калибровке, и коэффициент коррекции коэффициента усиления как отношение разности кода значения сигнала, полученного при измерении сигнала эталонного источника, и кода коррекции нуля к разности кода значения эталонного напряжения при калибровке и кода значения нуля при калибровке, после чего осуществляют коррекцию измерений по N измерительным входам путем умножения разности значения, полученного по N входу (N изменяется от 1 до N), и кода коррекции нуля на коэффициент коррекции коэффициента усиления. Данный способ реализуется с помощью аппаратно-программного комплекса, содержащего источник сигнала, N выходов которого подключены к соответствующим измерительным N входам коммутатора аналоговых сигналов, выходом подключенного через нормирующий усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом управляющего вычислительного комплекса, первая выходная шина которого соединена с входной шиной аналого-цифрового преобразователя, а вторая выходная шина соединена с входной шиной коммутатора аналоговых сигналов, в который дополнительно введены источник напряжения нуля и источник эталонного напряжения, выходы которых подключены соответственно к (N+1) и к (N+2) входам коммутатора аналоговых сигналов.To solve this problem, when correcting the error of the analog-to-digital conversion, including analog-to-digital conversion of the original signal and its identification with the reference signal, before starting the measurement process, the device is calibrated under normal conditions, including the measurement of the signal corresponding to zero and the measurement of the reference signal, the obtained values are recorded in non-volatile memory in the form of a zero code and a reference value code and are used later in the operation for performing correction of the measurement values obtained with arbitrary departure measuring circuit parameters; during operation, a measurement cycle is carried out, including the measurement of incoming signals for all N + 2 inputs, followed by low-pass filtering of the values obtained in the measurement cycle, to reduce the influence of interference in the measurement path, in each measurement cycle, the zero correction code is determined as the difference in the code of the measured zero value and the code of the zero value obtained during calibration, and the correction coefficient of the gain as the ratio of the difference of the code of the signal value obtained when measuring the signal of the reference source, and the code for correcting zero to the difference between the code for the standard voltage during calibration and the code for zero when calibrating, after which the measurements are corrected for N measuring inputs by multiplying the difference of the value obtained from the N input (N varies from 1 to N), and the code correction of zero to gain correction factor. This method is implemented using a hardware-software complex containing a signal source, N outputs of which are connected to the corresponding measuring N inputs of the analog signal switch, connected via a normalizing amplifier to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the control computer complex, the first output whose bus is connected to the input bus of the analog-to-digital converter, and the second output bus is connected to the input bus of the analog si channels into which an additional source of voltage of zero and a source of reference voltage are added, the outputs of which are connected respectively to the (N + 1) and (N + 2) inputs of the analog signal switch.

Представленное техническое решение при высокой линейности характеристик современных АЦП и высокой стабильности выходного напряжения современных источников опорного напряжения (используется в качестве источника эталонного напряжения) позволяет с необходимой точностью осуществлять коррекцию погрешностей смещения нуля и дрейфа коэффициента усиления, вызванных температурной и временной нестабильностью элементов тракта измерения, достаточно простыми средствами.The presented technical solution with high linearity of the characteristics of modern ADCs and high stability of the output voltage of modern sources of reference voltage (used as a reference voltage source) allows correcting the errors of zero offset and gain drift caused by temperature and time instability of the elements of the measurement path with the necessary accuracy. simple means.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, на фиг.2 приведена диаграмма, поясняющая сущность предлагаемого способа.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a functional diagram of a device that implements the proposed method for correcting errors of analog-to-digital conversion, Fig. 2 is a diagram explaining the essence of the proposed method.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит источник 1 входных (измеряемых) сигналов, выходы которого соединены с измерительными N входами коммутатора 2 аналоговых сигналов, (N+1)-й вход которого подключен к выходу источника 3 напряжения нуля, a (N+2)-й вход соединен с выходом источника 4 эталонного напряжения, выход коммутатора 2 аналоговых сигналов через нормирующий усилитель 5 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, выход которого соединен с входом управляющего вычислительного комплекса (УВК) 7, первая выходная шина УВК 7 подключена к входной шине АЦП 6, а вторая выходная шина УВК 7 соединена с входной шиной коммутатора 2 аналоговых сигналов. Коммутатор 2 аналоговых сигналов представляет собой селектор каналов, который может быть выполнен, например, на микросхеме аналогового мультиплексора ADG408, нормирующий усилитель 5 может быть выполнен на микросхеме операционного усилителя, аналого-цифровой преобразователь 6 реализован на микросхеме АЦП, управляющий вычислительный комплекс 7 представляет собой микроконтроллер, который может быть выполнен, например, на микросхеме типа 80С51.A device that implements the proposed method contains a source of 1 input (measured) signals, the outputs of which are connected to the measuring N inputs of the switch 2 analog signals, the (N + 1) -th input of which is connected to the output of the source 3 of zero voltage, a (N + 2) the input is connected to the output of the source 4 of the reference voltage, the output of the switch 2 analog signals through a normalizing amplifier 5 is connected to the input of an analog-to-digital converter (ADC) 6, the output of which is connected to the input of the control computer complex (UVK) 7, the first output on the UVK 7 is connected to the input bus of the ADC 6, and the second output bus of the UVK 7 is connected to the input bus of the switch 2 analog signals. Switch 2 analog signals is a channel selector, which can be performed, for example, on an ADG408 analog multiplexer chip, normalizing amplifier 5 can be performed on an operational amplifier chip, analog-to-digital converter 6 is implemented on an ADC chip, the control computing complex 7 is a microcontroller , which can be performed, for example, on a chip type 80C51.

Предлагаемый способ с помощью описанного устройства реализуется следующим образом.The proposed method using the described device is implemented as follows.

В процессе настройки (перед началом эксплуатации) выполняют калибровку устройства в нормальных условиях, для этого входы (N+1) и (N+2) коммутатора 2 аналоговых сигналов, на которые поданы соответственно сигналы с выхода источника 3 нулевого напряжения и источника 4 эталонного напряжения, подключают последовательно к входу нормирующего усилителя 5 для выполнения измерений значений этих сигналов. Измерения выполняют с помощью аналого-цифрового преобразователя 6. Измеренные значения в виде кодов Ккал.0 (код значения нуля при калибровке) и Ккал. эт. (код значения эталонного напряжения при калибровке) запоминают в энергонезависимой памяти УВК 7. Измерения в процессе эксплуатации выполняют следующим образом: измеряют сигналы, поступающие с выходов источника 1 сигналов на N измерительных входов коммутатора 2 аналоговых сигналов, и с выходов источника 3 нулевого напряжения и источника 4 эталонного напряжения - на (N+1) и (N+2) входы коммутатора 2 соответственно. После получения измеренных значений по всем (N+2) входам осуществляют низкочастотную фильтрацию сигналов для уменьшения влияния шумов и помех в тракте измерения. В каждом цикле измерения вычисляют код коррекции нуля Ккорр.0 и коэффициент коррекции коэффициента усиления Мкорр.у с помощью УВК 7:During the setup process (before operation), the device is calibrated under normal conditions, for this, the inputs (N + 1) and (N + 2) of the switch 2 are analog signals, to which the signals from the output of source 3 of zero voltage and source 4 of reference voltage are supplied are connected in series to the input of the normalizing amplifier 5 to perform measurements of the values of these signals. The measurements are carried out using an analog-to-digital converter 6. The measured values are in the form of codes K cal. 0 (code of the value of zero during calibration) and K cal. floor (code of the reference voltage during calibration) is stored in the non-volatile memory of the UVK 7. Measurements during operation are performed as follows: measure the signals coming from the outputs of the signal source 1 to the N measuring inputs of the switch 2 analog signals, and from the outputs of the source 3 of zero voltage and source 4 reference voltages - at (N + 1) and (N + 2) inputs of switch 2, respectively. After obtaining the measured values for all (N + 2) inputs, low-frequency filtering of the signals is carried out to reduce the influence of noise and interference in the measurement path. In each measurement cycle, a zero correction code K corr. 0 and a gain correction coefficient M corr . U are calculated using UVK 7:

Ккорр.0изм.0кал.0,To correl . 0 = To meas. 0 - To cal. 0 ,

где Кизм.0 - код значения сигнала, полученного при измерении нулевого значения сигнала от источника 3;where K Izm 0 - code value of the signal obtained by measuring the zero value of the signal from source 3;

Мкорр.у=(Кизм.эт.корр.0)/(Ккал.эткал.0),M corre.u = (K meas. -K corre 0 ) / (K cal. -K cal 0 ),

где Кизм.эт. - код значения сигнала, полученного при измерении сигнала эталонного источника 4.where K amend. - code value of the signal obtained by measuring the signal of the reference source 4.

Далее, для коррекции значений сигналов, полученных по N измерительным входам, осуществляют программную коррекцию измеренных значений с помощью УВК 7:Further, to correct the values of the signals obtained by N measuring inputs, carry out software correction of the measured values using UVK 7:

Ккорр.N = (Кизм.Nкорр.0) Мкорр.у,K corr . N = (K rev. N -K corr . 0 ) M corr .

где Кизм.N - код значения сигнала, полученного от источника 1 сигналов по входу N (N изменяется от 1 до N) в цикле измерения;where K meas. N is the code of the signal value received from the signal source 1 at the input N (N varies from 1 to N) in the measurement cycle;

Kkopp.N - скорректированное значение по входу N (N изменяется от 1 до N). Таким образом определяют код коррекции нуля и коэффициент коррекции коэффициента усиления во всех циклах измерения, а также осуществляют коррекцию измеренных значений по всем измерительным входам от 1 до N. Предлагаемый способ с помощью описанного устройства позволяет с достаточно высокой точностью осуществлять коррекцию погрешностей смещения нуля и дрейфа коэффициента усиления, вызванных действием температуры и долговременной нестабильностью применяемых компонентов при минимальных аппаратных и программных издержках.K kopp.N - the adjusted value at the input N (N varies from 1 to N). Thus, the zero correction code and the gain correction coefficient are determined in all measurement cycles, and the measured values are corrected for all measuring inputs from 1 to N. The proposed method using the described device allows the correction of zero offset and coefficient drift errors amplification caused by the action of temperature and long-term instability of the components used with minimal hardware and software costs.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент РФ №984030, МПК Н03К 13/02, опубл. 23.12.1982.1. RF patent No. 984030, IPC Н03К 13/02, publ. 12/23/1982.

2. Патент РФ №2334355, МПК Н03М 1/10, Н03М 1/06, опубл. 20.09.2008.2. RF patent No. 2334355, IPC Н03М 1/10, Н03М 1/06, publ. 09/20/2008.

3. Патент РФ №2352060, МПК Н03М 1/10, опубл. 10.04.2009.3. RF patent No. 2352060, IPC Н03М 1/10, publ. 04/10/2009.

Claims (2)

1. Способ коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, включающий аналого-цифровое преобразование исходного сигнала и отождествление его с эталонным сигналом, отличающийся тем, что перед началом эксплуатации в процессе настройки выполняют калибровку устройства в нормальных условиях, включающую измерение сигнала, соответствующего нулю, и измерение эталонного сигнала, полученные значения заносят в энергонезависимую память в виде кода нуля и кода эталонного значения и используют в дальнейшем в процессе эксплуатации для выполнения коррекции значений измерений, выполненных с произвольным уходом параметров схемы измерения, далее в процессе эксплуатации осуществляют цикл измерения, включающий в себя измерение поступающих сигналов по всем N+2 входам с последующей низкочастотной фильтрацией значений, полученных в цикле измерения, для уменьшения влияния помех в тракте измерения, в каждом цикле измерения определяют код коррекции нуля как разность кода измеренного нулевого значения и кода нулевого значения, полученного при калибровке, и коэффициент коррекции коэффициента усиления как отношение разности кода значения сигнала, полученного при измерении сигнала эталонного источника, и кода коррекции нуля к разности кода значения эталонного напряжения при калибровке и кода значения нуля при калибровке, после чего осуществляют коррекцию измерений по N измерительным входам путем умножения разности значения, полученного по N входу (N изменяется от 1 до N), и кода коррекции нуля на коэффициент коррекции коэффициента усиления.1. A method for correcting errors in analog-to-digital conversion, including analog-to-digital conversion of the original signal and its identification with the reference signal, characterized in that before starting operation during the setup process, the device is calibrated under normal conditions, including measuring the signal corresponding to zero, and measuring reference signal, the obtained values are recorded in non-volatile memory in the form of a zero code and a reference value code and are used later in the operation for correction of measurement values performed with arbitrary departure of the parameters of the measurement circuit, then during operation a measurement cycle is carried out, which includes the measurement of incoming signals for all N + 2 inputs, followed by low-pass filtering of the values obtained in the measurement cycle to reduce the influence of interference in the path measurement, in each measurement cycle, the zero correction code is determined as the difference between the measured zero value code and the zero value code obtained during calibration, and the correction coefficient k gain as the ratio of the difference of the code of the signal value obtained when measuring the signal of the reference source and the zero correction code to the difference of the code of the value of the reference voltage during calibration and the code of the zero value during calibration, after which the measurements are corrected for N measurement inputs by multiplying the difference of the value obtained on the N input (N varies from 1 to N), and a zero correction code for the gain correction factor. 2. Устройство для коррекции погрешностей аналого-цифрового преобразования, содержащее источник сигнала, N выходов которого подключены к соответствующим измерительным N входам коммутатора аналоговых сигналов, выходом подключенного через нормирующий усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом управляющего вычислительного комплекса, первая выходная шина которого соединена с входной шиной аналого-цифрового преобразователя, а вторая выходная шина соединена с входной шиной коммутатора аналоговых сигналов, отличающееся тем, что в него введены источник напряжения нуля и источник эталонного напряжения, выходы которых подключены соответственно к (N+1) и к (N+2) входам коммутатора аналоговых сигналов. 2. A device for correcting errors in analog-to-digital conversion, containing a signal source, N outputs of which are connected to the corresponding measuring N inputs of an analog signal switch, connected via a normalizing amplifier to an input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of a control computer complex, the first whose output bus is connected to the input bus of the analog-to-digital converter, and the second output bus is connected to the input bus of the analog switch signals, characterized in that it introduced a source of zero voltage and a reference voltage source, the outputs of which are connected respectively to the (N + 1) and (N + 2) switch inputs analog signals.
RU2009135010/09A 2009-09-18 2009-09-18 Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method RU2399156C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009135010/09A RU2399156C1 (en) 2009-09-18 2009-09-18 Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009135010/09A RU2399156C1 (en) 2009-09-18 2009-09-18 Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2399156C1 true RU2399156C1 (en) 2010-09-10

Family

ID=42800657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009135010/09A RU2399156C1 (en) 2009-09-18 2009-09-18 Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2399156C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626317C1 (en) * 2016-08-03 2017-07-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Method of fixing crossing or touching time axis by tracking signal
RU2723566C1 (en) * 2019-10-31 2020-06-16 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (ПАО "НПО "Алмаз") Method for compensation of phase distortions in multichannel systems of analogue-to-digital conversion of signals and device for its implementation
US20210389189A1 (en) * 2020-06-10 2021-12-16 SK Hynix Inc. Temperature sensor and method for controlling the temperature sensor
CN115290125A (en) * 2022-10-10 2022-11-04 泉州昆泰芯微电子科技有限公司 Method for signal trimming by injecting random noise and magnetic encoder

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626317C1 (en) * 2016-08-03 2017-07-25 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Method of fixing crossing or touching time axis by tracking signal
RU2723566C1 (en) * 2019-10-31 2020-06-16 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (ПАО "НПО "Алмаз") Method for compensation of phase distortions in multichannel systems of analogue-to-digital conversion of signals and device for its implementation
US20210389189A1 (en) * 2020-06-10 2021-12-16 SK Hynix Inc. Temperature sensor and method for controlling the temperature sensor
US11815409B2 (en) * 2020-06-10 2023-11-14 SK Hynix Inc. Temperature sensor, memory device and method for controlling the temperature sensor
CN115290125A (en) * 2022-10-10 2022-11-04 泉州昆泰芯微电子科技有限公司 Method for signal trimming by injecting random noise and magnetic encoder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI509997B (en) Data conversion circuitry and method therefor
JP6359589B2 (en) Calibration of analog to digital converter devices
US7187310B2 (en) Circuit calibration using voltage injection
US5361067A (en) Digital linearization calibration for analog to digital converter
US9362938B2 (en) Error measurement and calibration of analog to digital converters
CN107994903B (en) Analog-to-digital conversion circuit and pipeline analog-to-digital converter
RU2399156C1 (en) Method of correcting analogue-to-digital conversion errors and device for realising said method
KR20100015544A (en) Analog-to-digital converter offset and gain calibration using internal voltage references
US9838028B1 (en) A/D conversion circuit
CN110061742B (en) Analog-to-digital converter calibration system
EP3111559B1 (en) On-chip analog-to-digital converter (adc) linearity test for embedded devices
CN113258930A (en) Digital oscilloscope and correction method of time-interleaved analog-to-digital converter
US7904265B2 (en) Circuits and methods for calibrating a delay element
CN102545906A (en) Current digital to analog conversion method and device
US8223049B2 (en) Charge injection mechanism for analog-to-digital converters
CN113114243A (en) TIADC system mismatch error correction method and system
US11057047B2 (en) Ratiometric gain error calibration schemes for delta-sigma ADCs with capacitive gain input stages
CN112269065A (en) Double-excitation high-precision absolute impedance measurement method
US7091891B2 (en) Calibration of analog to digital converter by means of multiplexed stages
US11621717B1 (en) Non-linear inter-ADC calibration by time equidistant triggering
RU2326494C1 (en) Method of correction of analogue-to-digital conversion errors and device for its implementation
SU1679630A1 (en) Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter
Kerzerho et al. ADC Production Test Technique Using Low-Resolution Arbitrary Waveform Generator
SU1051702A1 (en) Method of calibrating linear scale of d/a converter
RU1791731C (en) Multichannel device for temperature measurement

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110121