数模转换器的校正装置、方法以及数控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种数模转换器的校正装置、方法以及数控系 统。
【背景技术】
[0002] 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领 域中，信号的处理无处不在。自然界中的物理量，例如压力、温度、位移、等都是模拟量。要 对这些物理量进行控制和检测，经常会使用DAC进行数模转换。但由于转换器芯片本身由 于工艺的限制存在误差，以及电路噪声和温度等因素的影响，DAC的模拟输出会有误差的存 在。
[0003] D/A转换的误差主要由以下几个方面决定：
[0004] 1、基准电压Vref:在D/A转换中，Vref电压是造成D/A转换误差的首要原因，如果 使Vref电压精度做到较高，则D/A转换误差可以做到很小，在Vref电压精度为0. 5%情况 下，实际的D/A转换误差小于1 %。
[0005] 2、比较器输入端的失调电压：该电压对D/A转换精度有一定影响，但影响较小。
[0006] 3、运算误差：由于D/A转换中要经过乘除法运算后得到，在进行运算过程中如果 数据处理不当，如余数处理不当，也会产生误差。
[0007] 4、干扰误差：当输入电压不稳时，恒流源的输出电流会有一定的影响，会产生干扰 误差。
[0008] 针对以上D/A转换误差存在的原因，通常所采用的解决办法一般有如下几种： [0009] 1、对Vref造成的误差，只能通过提高Vref电压精度来解决，它相当于D/A转换的 基准电压。
[0010] 2、选用灵敏度高的比较器可解决比较器输入端导致的误差问题。
[0011] 3、对运算误差，可以通过软件上的改进来解决。
[0012] 4、对于干扰造成的误差，可对A/D转换值进行数字滤波，如多次转换求平均值等 方法来解决。
[0013] 针对通过提高D/A转换器的基准电压和提高比较器的灵敏度来解决D/A转换存在 的误差，就要在硬件电路设计时选用精度更高的芯片，这样无非会增加开发的成本。数字滤 波的方法，一般只是将采样得到的当前的D/A输出值进处理，并没有补偿的功能，而一般情 况下，环境、硬件条件相同时，采样的结果相差的值不会超过1 %，因此，采样值与理论的输 出值之间的差距并不能很好的得到补偿。
【发明内容】
[0014] 本发明主要解决的技术问题是提供一种数模转换器的校正装置、方法以及数控系 统，能够很好的校正数模转换器的输出。
[0015] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数模转换器的校 正装置，校正装置包括上位机以及与上位机连接的下位处理器，下位处理器进一步连接数 模转换器，其中上位机根据数模转换器对测试数字量进行数模转换所获得的多个实际模拟 量以及测试数字量所对应的理论模拟量利用最小二乘法进行直线拟合，下位处理器根据上 位机所拟合的直线方程对待转换数字量进行校正，并将校正后的待转换数字量发送给数模 转换器进行数模转换。
[0016] 其中，上位机通过控制下位处理器向数模转换器发送测试数字量，待转换数字量 由下位处理器直接进行接收。
[0017] 其中，下位处理器为ARM处理器，上位机通过USART串口与ARM处理器连接，ARM处 理器通过SPI接口与数模转换器连接。
[0018] 其中，数模转换器对测试数字量和待转换数字量进行数模转换的动作、上位机进 行直线拟合的动作和下位处理器对待转换数字量进行校正的动作在相同的外部环境下进 行。
[0019] 其中，直线方程为Y=aX+b，其中X为校正前的待转换数字量，Y为校正后的待转 换数字量，a为斜率，b为截距且分别通过以下公式获得：
【主权项】
1. 一种数模转换器的校正装置，其特征在于，所述校正装置包括上位机以及与所述上 位机连接的下位处理器，所述下位处理器进一步连接所述数模转换器，其中所述上位机根 据所述数模转换器对测试数字量进行数模转换所获得的多个实际模拟量以及所述测试数 字量所对应的理论模拟量利用最小二乘法进行直线拟合，所述下位处理器根据所述上位机 所拟合的直线方程对待转换数字量进行校正，并将校正后的所述待转换数字量发送给所述 数模转换器进行数模转换。
2. 根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述上位机通过控制所述下位处理 器向所述数模转换器发送所述测试数字量，所述待转换数字量由所述下位处理器直接进行 接收。
3. 根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述下位处理器为ARM处理器，所述 上位机通过USART串口与所述ARM处理器连接，所述ARM处理器通过SPI接口与所述数模 转换器连接。
4. 根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述数模转换器对测试数字量和待 转换数字量进行数模转换的动作、所述上位机进行直线拟合的动作和所述下位处理器对待 转换数字量进行校正的动作在相同的外部环境下进行。
5. 根据权利要求1所述的校正装置，其特征在于，所述直线方程为Y = aX+b，其中X为 校正前的所述待转换数字量，Y为校正后的所述待转换数字量，a为斜率，b为截距且分别通 过以下公式获得：
其中，X为实际模拟量，y为理论模拟量。
6. -种具有校正功能的数控系统，其特征在于，所述数控系统包括数模转换器以及如 权利要求1至5任意一项所述的校正装置。
7. -种数模转换器的校正方法，其特征在于，所述方法包括： 根据所述数模转换器对测试数字量进行数模转换所获得的多个实际模拟量以及所述 测试数字量所对应的理论模拟量利用最小二乘法进行直线拟合，以获得一直线方程； 根据所述直线方程对待转换数字量进行校正，并将校正后的所述待转换数字量发送给 所述数模转换器进行数模转换。
8. 根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述数模转换器对测试数 字量进行数模转换所获得的多个实际模拟量以及所述测试数字量所对应的理论模拟量利 用最小二乘法进行直线拟合的步骤由上位机执行，所述根据所述直线方程对待转换数字量 进行校正，并将校正后的所述待转换数字量发送给所述数模转换器进行数模转换的步骤由 下位机完成。
9. 根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述数模转换器对测试数 字量进行数模转换所获得的多个实际模拟量以及所述测试数字量所对应的理论模拟量利 用最小二乘法进行直线拟合的步骤和所述根据所述直线方程对待转换数字量进行校正，并 将校正后的所述待转换数字量发送给所述数模转换器进行数模转换的步骤在同一外部环 境下完成。
10.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述数模转换器对测试数 字量进行数模转换所获得的多个实际模拟量以及所述测试数字量所对应的理论模拟量利 用最小二乘法进行直线拟合的步骤包括： 通过以下公式计算所述直线方程的斜率和截距：
其中，a为斜率，b为截距，X为实际模拟量，y为理论模拟量； 所述根据所述直线方程对待转换数字量进行校正，并将校正后的所述待转换数字量发 送给所述数模转换器进行数模转换的步骤包括： 通过以下公式对所述待转换数字量进行校正： Y = aX+b ； 其中，a为斜率，b为截距，X为校正前的所述待转换数字量，Y为校正后的所述待转换 数字量。
【专利摘要】本发明公开了一种数模转换器的校正装置、方法以及数控系统，校正装置包括上位机以及与上位机连接的下位处理器，下位处理器进一步连接数模转换器，其中上位机根据数模转换器对测试数字量进行数模转换所获得的多个实际模拟量以及测试数字量所对应的理论模拟量利用最小二乘法进行直线拟合，下位处理器根据上位机所拟合的直线方程对待转换数字量进行校正，并将校正后的待转换数字量发送给数模转换器进行数模转换。通过以上方式，本发明采用软件的方法实现校正，省略了将采样的实际模拟量由上位机逐个发送给下位处理器的过程，能够加快算法的运算速度，节省硬件成本，并可以实现实时校正。
【IPC分类】H03M1-10, G05B19-404
【公开号】CN104678896
【申请号】CN201510072744
【发明人】唐恒悦
【申请人】北京配天技术有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月11日