TMS320F2812自帶ADC模塊簡介

本文格式為Word版，下載可任意編輯——TMS320F2812自帶ADC模塊簡介TMS320F2812內(nèi)部集成了ADC轉(zhuǎn)換模塊，該模塊具有如下的功能：1．12位ADC核，內(nèi)置了雙采樣－保持器（S/H）；2．順序采樣模式或者同步采樣模式；3．模擬輸入：0V～3V；

4．快速轉(zhuǎn)換時(shí)間運(yùn)行在25MHz，ADC時(shí)鐘，或12.5MSPS；5．16通道，多路選擇輸入；

6．自動(dòng)序列化，在單一時(shí)間段內(nèi)最大能提供16個(gè)自動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，每個(gè)轉(zhuǎn)換可編程對(duì)16個(gè)輸入通道中的任何一個(gè)進(jìn)行選擇。

7．序列發(fā)生器可按2個(gè)獨(dú)立的8狀態(tài)序列發(fā)生器或1個(gè)16狀態(tài)序列發(fā)生器。

我們?cè)陧?xiàng)目實(shí)際研發(fā)過程中采用的AD采樣的硬件電路如下圖所示：

圖1為電流信號(hào)檢測與調(diào)理電路，電壓信號(hào)的檢測與調(diào)理電路與此相類似。從電流傳感器輸出的信號(hào)CT1首先經(jīng)過了由R1、C1組成的低通濾波電路，濾除高頻干擾信號(hào)，然后通過U1構(gòu)成的電壓跟隨器，實(shí)現(xiàn)了電路前后兩級(jí)的隔離。由于2812的I/O口輸入電平必需低于3.3V，因此在芯片引腳的輸入前端加了一個(gè)穩(wěn)壓管Z1，使AD口輸入的電壓幅值不超過3V。

TMS320F2812雖然有12位精度，但在實(shí)際的使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)，ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果誤差較大，假使直接將此轉(zhuǎn)換結(jié)果用于控制回路，必然會(huì)降低控制精度，最大的轉(zhuǎn)換誤差可以達(dá)到9％。那么如何來提高AD采樣的精度呢，下面列出了幾種常見的方法：1．硬件角度

（1）硬件濾波，濾除干擾信號(hào)；

（2）電路板布線時(shí)需要注意不要讓ADCINxx引腳運(yùn)行在靠近數(shù)字信號(hào)通路的地方，這樣能使耦合到ADC輸入端的數(shù)字信號(hào)開關(guān)噪聲大大降低；

（3）采用適當(dāng)?shù)母綦x技術(shù)，將ADC模塊電源引腳和數(shù)字電源隔離；

（4）假使采樣電路部分是經(jīng)過多路開關(guān)切換的，可以在多路開關(guān)輸出上接下拉電阻到地；（5）采樣通道上的電容效應(yīng)也可能會(huì)導(dǎo)致AD采樣誤差，由于采樣通道上的等效電容可能還在保持有上一個(gè)采樣數(shù)據(jù)的數(shù)值的時(shí)候，就對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，會(huì)造成當(dāng)前數(shù)據(jù)不確鑿。假使條件允許，可以在每次轉(zhuǎn)化完成后現(xiàn)將輸入切換到參考地，然后在對(duì)信號(hào)進(jìn)行下一次采樣。

2．軟件角度

（1）屢屢采樣取平均值算法，最為簡單；

（2）數(shù)字濾波算法，例如采用中值濾波法，具體方法為：連續(xù)采樣20個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行排序之后，去掉最小的5個(gè)和最大的5個(gè)，然后取中間10個(gè)采樣數(shù)據(jù)的平均值。

（3）軟件校正算法。F2812的ADC轉(zhuǎn)換精度較差的主要原因是存在增益誤差（GainError）和偏置誤差（OffsetError），要提高轉(zhuǎn)換精度就必需對(duì)兩種誤差進(jìn)行補(bǔ)償，下面將具體介紹這種實(shí)用的補(bǔ)償方法。

理想的12位ADC應(yīng)當(dāng)是沒有增益誤差和偏置誤差的，因此其轉(zhuǎn)換的計(jì)算公式為：Y=x*mi

其中，x=inputcount=inputvoltage*4095/3.0V

Y=outputcount

Mi=idealgain=1

但是，實(shí)際上F2812的AD是存在增益誤差和偏置誤差的，其轉(zhuǎn)換的計(jì)算公式如式2所示：Y=x*ma+mb

其中，ma=actualgain

B=actualoffset

（與輸入為0時(shí)相關(guān)）

實(shí)際的和理想的轉(zhuǎn)換計(jì)算曲線如圖2所示：

在校正的時(shí)候，首先選用ADC的任意兩個(gè)通道（例如A1,A2）作為參考輸入通道，并分別

輸入已知的直流參考電壓，通過讀取相應(yīng)的結(jié)果寄放器獲取轉(zhuǎn)換值，利用兩組輸出值便可求得ADC模塊得校正增益和校正偏置，然后利用這兩個(gè)值對(duì)其他通道轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。首先，計(jì)算兩個(gè)通道得參考電壓轉(zhuǎn)換后得理想結(jié)果。在陳述算法之前，我們先來看看各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，如下圖所示：

由圖可以得到各參數(shù)之間的關(guān)系如下：y=x*ma+b

ma=(yH–yL)/(xH–xL)b=yL–xL*ma

CalGain=(xH–xL)/(yH–yL)CalOffset=yL*CalGain–xLx=y*CalGain–CalOffset

給A1通道加2.5V，給A2通道加0.5V。

A1input=VHigh=2.5V，則2.5*4095/3.0=3413（理想值）A2input=VLow=0.5V，則0.5*4095/3.0=683（理想值）

校正C語言的算法如下：

#defineHIGH_IDEAL_COUNT3413//理想高值#defineLOW_IDEAL_COUNT683//理想低值#defineSAMPLES20//采樣次數(shù)

//定義所需的各個(gè)變量

Uint16Avg_HighActualCount;Uint16Avg_LowActualCount;Uint16Sum_HighActualCount;Uint16Sum_LowActualCount;Uint16CalGain;Uint16CalOffset;

Uint16HighActualCount[SAMPLES];Uint16LowActualCount[SAMPLES];

//變量初始化Voidinitvar(void)

{

Avg_HighActualCount=0;Avg_LowActualCount=0;

Sum_HighActualCount=0;Sum_LowActualCount=0;

CalGain=0;CalOffset=0;