一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法及系统与流程

本发明涉及信号处理，特别涉及一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法及系统。

背景技术：

1、模拟电压控制系统常在工业自动化、机器人技术、电源控制、汽车制造和航空航天领域，被用于控制电机、温度、压力、流量等物理量。模拟电压控制系统通常具有高精度及高可靠性，基本原理为基于提供给系统的输入电压来控制系统的输出。随着电控制系统逐渐的广泛应用，主控芯片能输出模拟电压对系统进行控制的需求日益增加。

2、为了响应这一需求，市面上部分低成本主控芯片添加了开关树型数模转换器外设。这种数模转换器外设结构简单且对导通电阻要求低，但在数模转换器开关进位时输出电压可能存在跌落现象。对于电压敏感型的应用，电压跌落的现象将对系统带来很大的扰动，而单纯的滤波方法可能改变最后输出的电压波形同样会造成扰动且对这种电压骤变的情景滤波效果不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法及系统；实现电压输出的波形平滑稳定且变化响应迅速的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本申请公开了一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，包括主控芯片、两路开关树型数模转换器、乘法运放电路和受控系统；所述方法具体包括如下步骤：

4、s1、获取受控系统所需的电压输出波形p，将电压输出波形p转化数字量输出表t；

5、s2、计算数字量输出表t的中位基准z，将该中位基准z输入其中一路开关树型数模转换器；该开关树型数模转换器的输出电压作为乘法运放电路的一路输入电压；

6、s3、获取乘法运放电路的增益k，结合中位基准z和电压输出波形p，计算得到乘法运放电路的另一路输入电压p2；

7、s4、检查输入电压p2的输出表中是否存在高位进位的数据；若存在，则调整中位基准z，返回步骤s3；若不存在，则进入步骤s5；

8、s5、将中位基准z和输入电压p2的数字值输入到两路开关树型数模转换器，两路开关树型数模转换器输出电压至乘法运放电路，乘法运放电路输出波形至受控系统；

9、s6、主控芯片通过反馈回路判断电压输出波形是否存在电压跌落现象；若存在，则返回步骤s4；若不存在，则判定软硬件补偿方法完成。

10、作为优选，所述主控芯片为arm架构的mcu，包括cpu、内存控制器、计时器、输入输出控制器。

11、作为优选，步骤s1中，将电压输出波形p转化为数字量输出表t的方式如下：获取开关树型数模转换器的基准电压v，结合受控系统所需的电压输出波形p，计算获得数字量输出表t。

12、作为优选，所述主控芯片内存储有电压输出波形p、基准电压v和乘法运放电路的增益k。

13、作为优选，步骤s4中，调整中位基准z的方式如下：将输入电压p2的波形等比例缩小至不再包含进位的波形p'，通过p'和p重新计算得到新的中位基准。

14、本发明还公开了一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿系统，用于实现上述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，包括主控芯片，用于计算、数字值的输出、反馈回路的输入；两路开关树型数模转换器，用于将主控芯片输入的数字值转为模拟电压输出至乘法运放电路；乘法运放电路，用于将两路模拟电压输入转为一路最终的电压波形输出给受控系统，同时通过反馈回路至主控芯片；受控系统，用于接收电压波形输出。

15、本发明的有益效果：

16、本发明系统构成简单，可移植性强。波形输出响应速度快，相比普通滤波减缓了迟滞的效果。从机理上解决了跌落的现象，减少了平滑带来的扰动。通过反馈回路进行二次确认的再补偿，使结果更加准确且可控有效避免输出错误波形导致一系列后果，且对高低温下温漂的扰动也有一定的抑制功能。计算时的算法优化，提高补偿精确度的同时减少了主控的计算量，提高补偿的时效性并且对主控芯片的计算能力要求进一步的下降，降低了系统成本。

17、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

技术特征：

1.一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，其特征在于：包括主控芯片、两路开关树型数模转换器、乘法运放电路和受控系统；所述方法具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，其特征在于：所述主控芯片为arm架构的mcu，包括cpu、内存控制器、计时器、输入输出控制器。

3.如权利要求1所述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，其特征在于：步骤s1中，将电压输出波形p转化为数字量输出表t的方式如下：获取开关树型数模转换器的基准电压v，结合受控系统所需的电压输出波形p，计算获得数字量输出表t。

4.如权利要求3所述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，其特征在于：所述主控芯片内存储有电压输出波形p、基准电压v和乘法运放电路的增益k。

5.如权利要求1所述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，其特征在于：步骤s2中计算数字量输出表t的中位基准z的具体方法为：通过二次函数拟合寻找数字量输出表t的中位基准z。

6.如权利要求1所述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法，其特征在于：步骤s4中，调整中位基准z的方式如下：将输入电压p2的波形等比例缩小至不再包含进位的波形p'，通过p'和p重新计算得到新的中位基准。

7.一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法；包括主控芯片，用于计算、数字值的输出、反馈回路的输入；两路开关树型数模转换器，用于将主控芯片输入的数字值转为模拟电压输出至乘法运放电路；乘法运放电路，用于将两路模拟电压输入转为一路最终的电压波形输出给受控系统，同时通过反馈回路至主控芯片；受控系统，用于接收电压波形输出。

技术总结
本发明公开了一种适用于开关树型数模转换器的软硬件补偿方法及系统，在需要输出电压波形P时，先进行计算中位基准Z，得到中位基准Z后代入硬件上的乘法运算电路的具体增益数值K进行计算，从而得到另外一路需要输入的乘积系数电压波形P2；判断P2时数模转换器的输入数字值的跨度是否会包含数模转换器的高位进位，如包含则将波形P2等比例缩小至不再包含进位的波形P'，最后通过P'和P重新计算得到新的中位基准。此时计算完毕，通过使用两路数模转换器将中位基准与波形P'输出至乘法运放电路，最后以较小的输出电压跨度P'达到输出电压波形P的效果，从而避开部分开关树型数模转换器在高位进位时输出电压可能存在的跌落现象。

技术研发人员：陈益联沪,姜建文,陈旺,王成军,袁利娟,刘承昊
受保护的技术使用者：杭州睿达汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15