利用片上ADC/DAC提升测量精度：10-20位可调ADC实现

"基于片上ADC/DAC实现可调ADC的方法" 在数据采集系统中，尤其是在高精度测量应用中，微控制器（MCU）内置的ADC（模拟数字转换器）精度可能无法达到所需的测量标准。为了应对这一挑战，文中提出了一种创新方法，通过结合MCU内部的10位ADC和DAC（数字模拟转换器），以及外部的运算放大器（OPA）、电容和电阻等元件，构建一个外围硬件电路，从而提升ADC的精度并使其成为可调的。 这种方法的核心是利用MCU的10位ADC进行基本的模拟信号数字化，同时通过DAC输出一个可调节的参考电压。通过精确的硬件设计，输入电压首先通过电阻分压，然后与由运放和电阻组成的减法运算电路中的参考电压（由DAC提供）进行比较。同相比例运算电路用于扩展DAC的输出电压范围，确保其能匹配输入电压的动态范围。接下来，两者的差值被送入箝位电路，以确保ADC的输入电压始终在安全范围内，避免超量程问题。 软件层面，通过校正算法可以进一步减小因硬件引起的测量误差。这种校正通常是通过对多次测量结果进行平均或使用更复杂的数学模型来实现，以提高转换精度。实验结果显示，采用这种方法，系统能够实现10到20位的精度可调，测量精度提升至原来的1024倍，足以满足大多数高精度测量需求。 具体案例中，一个系统要求A/D模块检测0到58伏的输入电压。在这种情况下，选择了NXP公司的LPC2368作为主控芯片，这是一款基于ARM7架构的MCU，内置10位ADC和DAC。然而，LPC2368的ADC输入电压范围仅为0到3伏，而输入电压范围远超此限制。因此，设计了一个外部电路，通过运放、电容和电阻的配合，使得ADC能够处理超出其原始输入范围的电压，同时保持高精度。 这个方法提供了一种经济且灵活的解决方案，能够根据系统的需求调整ADC的精度，适用于那些需要在成本和性能之间取得平衡的数据采集系统。通过巧妙地结合片上资源和外部组件，它不仅扩展了ADC的输入范围，还显著提高了测量的准确度。这对于那些对测量精度有严格要求但预算有限的项目来说，是一种非常实用的策略。