如何提高DSP的ADC精度

摘要：數(shù)字信號處理器TMS320F2812的片上ADC模塊的轉(zhuǎn)化結(jié)果往往存在較大誤差,最大誤差甚至會高達9%,如果這樣直接在實際工程中應用ADC,必然造成控制精度降低。對此提出了一種改進的校正方法,即用最小二乘和一元線性回歸的思想,精確擬合出ADC的輸入/輸出特性曲線,并以此作為校正的基準在DSP上進行了驗證,實驗表明,此方法可以將誤差提高到1%以內(nèi),適合于對控制要求較高的場合。

　　0 引言

　　TI公司的C2000系列DSP以其出色的性能、豐富的片上外設(shè)在工業(yè)自動化、電機控制、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應用。TMS320F2812是C2000系列中性能出色的一個，F(xiàn)2812片上集成了12位16通道的數(shù)／模轉(zhuǎn)化器，理論上精度可以達到0．1％以上。但實際上由于增益誤差(5％)和偏移誤差(2％)的存在，使得精度只能在5％左右，所以必須對ADC進行校正。

　　傳統(tǒng)的對于ADC的校正方法是在兩路通道輸入已知標準電壓，根據(jù)兩點確定一條直線的原理，確定出AD轉(zhuǎn)換的曲線，并以此校正轉(zhuǎn)化值。但由于在校正過程中存在偶然因素的影響，使得這種校正方法精度只能達到3％左右。對此，提出了利用最小二乘法和線性回歸的思想進行校正的方法，通過對多個測量點的分析計算，找出最佳的擬合曲線，使得總體的均方誤差最小。

　　最小二乘法是高斯于1809年提出的，在多學科領(lǐng)域中獲得廣泛應用的數(shù)據(jù)處理方法。用最小二乘法估測未知參數(shù)，可以有效消除測量中粗大誤差和系統(tǒng)誤差的影響?；貧w分析是英國統(tǒng)計學家高爾頓在18*首先提出的。一元線性回歸是利用數(shù)理統(tǒng)計中的回歸分析，來確定兩種或兩種以上變數(shù)間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計分析方法之一，運用十分廣泛。一般來說，線性回歸都可以通過最小二乘法求出其方程，可以計算出對于y=bx+a的直線。

　　1 校正原理與實現(xiàn)方案

　　DSP的ADC模塊的輸入、輸出是線性關(guān)系，理想情況下，輸入輸出方程應該是y=x。但實際上，ADC模塊是存在增益誤差和偏移誤差的，其中增益誤差是實際曲線斜率和理想曲線斜率之間的偏差，偏移誤差是0 V輸入時實際輸出值與理想輸出值(0 V)之間的偏差。F2812的ADC模擬輸入電壓為0～3 V，輸出為0～4 095，模擬輸入與數(shù)字輸出之間的對應關(guān)系為：數(shù)字輸出值=4 095×(模擬輸入值-參考電壓值)／3．0ADC模塊輸入／輸出特性曲線如圖1所示。

圖1 ADC模塊輸入／輸出特性曲線