數(shù)字化血壓監(jiān)護儀參考設計

　　圖2 血壓測量中的血壓變化

　　圖3 噪聲耦合和過采樣結合進一步改善精度

　　校準是一個3步驟的過程：第一步配置ADC，第二步開始校準轉換并等待轉換完成，最后進行偏移和增益校準。

　　偏移和增益校準值能夠根據(jù)結果被減小或放大。這能在軟件或在一些已實現(xiàn)的ADC硬件中完成。

　　輸入的偏移是三個需要補償?shù)膩碓粗凶钊菀滋幚淼?。對一個單端輸入的轉換，輸入可以參考同樣的內部電壓。這應當能產(chǎn)生一個零結果。如果結果不是零，這就是偏移值，它必須從ADC結果中減去。如果使用差分轉換模式，偏移值能夠通過在兩個輸入引腳上變換同樣的信號來找到。

　　一旦偏移值已知，ADC的增益能夠從滿量程誤差中找到。這是在最大量程的理想輸出值(如12位ADC中的0xFFF)與偏移值為零時實際輸出值之間的差值。

　　圖4 未校準量程與對應理想量程的偏移

　　圖4顯示了從接地到滿量程一個未校準的斜線對應理想斜線的偏移和增益被夸大的效果。在應用中取決于準確的ADC結果，在血壓監(jiān)護儀中，它被要求指示微小的讀數(shù)變化(µV)，校準應該經(jīng)常進行，至少在每個重起之后。如果一個硬件功能不存在，校準可以通過設計接地和VDD輸入到應用部分，在每次轉換后減去偏移并乘以計算的增益來獲得。

　　還有一種輸入誤差的來源，即輸入引腳上的漏電流會引起輸入端輸入電阻上的壓降。這一誤差可以是在這些電池電壓和溫度檢測電路中最低有效位的數(shù)十倍。最好的消除這一誤差的方法是在設計者的控制下減少模擬DC源電阻和任何形式的泄漏。

　　MCU芯片的溫度也可以對ADC結果有影響。然而，溫度是一個慢變因素。一個血壓監(jiān)護儀的常規(guī)的重復校準被設計在應用代碼中，這使用戶不用考慮理想條件，使溫度的影響最小。然而，在工廠中的完全校準(其結果貯存在存儲器的查詢表中)基本能夠消除溫度的影響。許多ADC具有片上溫度傳感器，它們可以用來監(jiān)控溫度，使調節(jié)可以進行。

　　非線性幾乎是一個無法被校準的因素，因為它通常是模塊設計中所固有的。在每個編碼轉換之間的電壓差應該等于1LSB。因此，非線性是指編碼步長的不規(guī)則間隔，它導致一些信號變形。

　　結語

　　飛思卡爾嵌入式控制器ADC具有高度集成的功能，從而使設計者能夠獲得高精度的測量。在最新的Flexis產(chǎn)品系列中的16位ADC能使開發(fā)者通過調節(jié)ADC的偏移和增益提高精度，而不增加系統(tǒng)硬件和軟件的要求。