对电路板中采样电路自动校准的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对电路板中采样电路自动校准的系统及方法，涉及电路板中采样电路的自动校准领域。该系统包括上位机控制终端、程控直流电源、电压采集装置、直流电子负载，电压采集装置连接在采样电路的采样电阻的两端，实时将测量数据发送到上位机控制终端，上位机控制终端集中控制校准过程，预先设定数据采集的次数，完成数据采集后，上位机控制终端按照指定的算法进行数据分析，自动生成误差补偿的报表，对电路板中采样电路的MCU进行程序升级，完成采样电路的校准。本发明专利技术能快速准确地完成电路板中采样电路的升级校准工作，提高电路板中采样电路校准的精确度。

System and Method of Automatic Calibration of Sampling Circuits in Circuit Board

The invention discloses a system and method for automatic calibration of sampling circuit in circuit board, which relates to the field of automatic calibration of sampling circuit in circuit board. The system consists of PC control terminal, programmable DC power supply, voltage acquisition device and DC electronic load. The voltage acquisition device is connected to the sampling resistance of the sampling circuit. The measured data is sent to the PC control terminal in real time. The PC control terminal centrally controls the calibration process. The number of data acquisition is set in advance. After the data acquisition is completed, the PC control terminal. The terminal carries out data analysis according to the specified algorithm, automatically generates error compensation reports, upgrades the MCU of the sampling circuit in the circuit board, and completes the calibration of the sampling circuit. The invention can quickly and accurately complete the upgrade and calibration of the sampling circuit in the circuit board, and improve the accuracy of the calibration of the sampling circuit in the circuit board.

【技术实现步骤摘要】
对电路板中采样电路自动校准的系统及方法
本专利技术涉及电路板中采样电路的自动校准领域，具体是涉及一种对电路板中采样电路自动校准的系统及方法。
技术介绍
功耗对于电源设计甚至板级电路设计是一个关键的参数，通常通过使用电路中单个电源轨的功率传感，也即采样电阻两端的电压测量，来计算电流，从而间接计算功耗。这些电压测量是使用板载的微控制单元及模数转换电路进行的。被校准的电路板中的采样电路包含采样电阻及其连接到MCU(MicroControlUnit，微控制单元)的电路，通常电路中采样电阻两端连接差分运放电路或ADC(Analog-DigitalConverter，模数转换器)，差分运放电路或模数转换器件(ADC)将采样电阻两端的电压模拟信号转换成数字信号送入到MCU。通过数字化采样电阻两端的电压，采样电阻所在电源轨的电压及其电流能够被计算出来，这路电源的功耗也就计算出来了。但通过采样电路的测量计算值，往往与真实值存在差距，目前还鲜有针对实际电路板中应用采样电阻的电路进行自动校准的系统方案。目前检索到的专利申请大都是在整个电路中使用专门的校准电路，来实现误差补偿，而且都是针对具体的每一个应用，这些专利申请中的校准电路实现复杂、种类繁多，没有通用性，增加了物料成本，同时也可能带来新的误差，不适合应用在多个电源树网络的电路板的采样电路上。有的方案采用电源为1安培的恒流电源，通过LED灯指示来判定所测采样电阻电阻值的偏差情况，并没有对电路板中的采样电路进行不同电压电流下的测试和校准，不能对采样电路进行程序升级而提高电路中的电压电流功耗的测量精准度。还有的方案仅通过两个点的数据，采用y＝kx+b一次线性函数，得出校准参数，数据处理不够精确，相关性和拟合程度均不能满足电路板上不同电源树网络中不同电源路在特定负载下的电压、电流和功耗值得精确测量要求。现有的自动校准方法中选取的测量点数据偏少，只能简单计算出校准参数，且现有电路板中采样电路的校准通常采用附属的元器件组成的其他电路进行误差补偿，难以满足电路板中采样电路的校准精确度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种对电路板中采样电路自动校准的系统及方法，能够快速准确地完成电路板中采样电路的升级校准工作，提高电路板中采样电路校准的精确度。本专利技术提供一种对采样电路自动校准的系统，电路板中的采样电路包括微控制单元MCU、采样电阻，该系统包括上位机控制终端、程控直流电源、电压采集装置、直流电子负载，电压采集装置连接在采样电路的采样电阻的两端，实时将测量数据发送到上位机控制终端；上位机控制终端集中控制校准过程，按照预先设定的数据采集次数完成数据采集后，根据指定的算法进行数据分析，自动生成误差补偿的报表，对电路板中采样电路的MCU进行程序升级，完成采样电路的校准。在上述技术方案的基础上，所述上位机控制终端在指定的时间发送程控直流电源、电压采集装置和直流电子负载的参数，并触发这些测量设备，开启一次校准动作；各测量设备和电路板中采样电路的MCU将测量到的数据实时传回给上位机控制终端。在上述技术方案的基础上，上位机控制终端收集并记录每次校准动作的数据，选取合适的校准策略，进行误差分析和补偿，将结果更新到电路板中采样电路的MCU的程序中。在上述技术方案的基础上，所述上位机控制终端统一协调，设置程控直流电源的输出和直流电子负载的载荷，并对采样电阻两端的电压进行测量；一次接线完成后，上位机控制终端按预设进行多次数据采集，所有数据采集完成后，上位机控制终端提供多种算法进行数据分析，一键生成多种格式的包含电压电流值、功率值、误差补偿值的数据报表，进行电路板中采样电路的MCU程序的升级，完成对采样电路的校准。在上述技术方案的基础上，所述上位机控制终端提供的算法包括一次线性、二阶多项式、指数函数、移动平均拟合算法，上位机控制终端做出校准曲线和误差补偿，并以最小二乘法为基本准则，计算出每种算法的相关系数和均方误差，对不同算法的拟合程度作比较，选出针对采样电路最准确的拟合算法。本专利技术还提供一种基于上述系统的对电路板中采样电路自动校准的方法，包括以下步骤：用系统总线连接上位机控制终端、程控直流电源、电压采集装置及直流电子负载，将电路板的采样电路中的采样电阻两端连接电压采集装置，将线缆一端接程控直流电源，另一端接直流电子负载；开启各个仪器设备，启动上位机控制终端，设定相关参数；上位机控制终端集中控制校准过程，按照预先设定的数据采集次数完成数据采集后，计算出功耗值，根据指定的算法进行数据分析，自动生成误差补偿的报表，对电路板中采样电路的MCU进行程序升级，完成采样电路的校准。在上述技术方案的基础上，所述完成数据采集的过程为：上位机控制终端控制程控直流电源的输出电压、直流电子负载的拉载电流，按照预先设定的数据采集次数，从采样电路的MCU获取电压值、电流值、功耗值，从电压采集装置读取电压值，从程控直流电源读取电流值。在上述技术方案的基础上，根据指定的算法进行数据分析时，所述上位机控制终端提供的算法包括一次线性、二阶多项式、指数函数、移动平均拟合算法，上位机控制终端做出校准曲线和误差补偿，并以最小二乘法为基本准则，计算出每种算法的相关系数和均方误差，对不同算法的拟合程度作比较，选出针对采样电路最准确的拟合算法。在上述技术方案的基础上，该方法还包括以下步骤：启动上位机控制终端时，上位机控制终端进行系统自检，发送指令给每一个连接在系统总线上的仪器设备，接收各个仪器设备返回的信息，检测系统连通性，判断整个系统是否准备完成。在上述技术方案的基础上，启动上位机控制终端时，设定以下相关参数：测量范围、分辨率、测试步长、上下冲程选择、循环次数。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术中的上位机控制终端通过系统总线将所有仪器设备和待校准电路板中的采样电路组成特定回路，联系起来，一键启动和操作，实现校准过程中数据的收集，选择合适算法，并针对实际电路板中的采样电路的需要，得出校准曲线和误差补偿数据，生成报表，进行误差分析和补偿，提取出报表中对应的误差补偿数据表，通过上位机控制终端下载到采样电路的微控制单元MCU，进行程序升级，快速准确地完成电路板中采样电路的升级校准工作，与现有电路板中采样电路的校准通常采用附属的元器件组成的其他电路进行误差补偿相比，本专利技术有利于实现电流、功率等参数的精密测量，能够提高电路板中采样电路校准的精确度。附图说明图1是本专利技术实施例中对电路板中采样电路自动校准的系统的结构框图。图2是本专利技术实施例中对电路板中采样电路进行校准时的连接示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。实施例1参见图1所示，本专利技术实施例提供一种对电路板中采样电路自动校准的系统，电路板中的采样电路包括顺次相连的MCU(MicroControlUnit，微控制单元)、ADC(Analog-DigitalConverter，模数转换器)、采样电阻，该系统包括上位机控制终端、程控直流电源、电压采集装置、直流电子负载，系统回路由RS232或GPIB总线进行连接组网，电压采集装置为电压表或数据采集卡，连接在采样电路的采样电阻的两端，实时将测量数据发送到上位机控制终端。上位机控制终端集中控制校准过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对电路板中采样电路自动校准的系统，电路板中的采样电路包括微控制单元MCU、采样电阻，其特征在于：该系统包括上位机控制终端、程控直流电源、电压采集装置、直流电子负载，电压采集装置连接在采样电路的采样电阻的两端，实时将测量数据发送到上位机控制终端；上位机控制终端集中控制校准过程，按照预先设定的数据采集次数完成数据采集后，根据指定的算法进行数据分析，自动生成误差补偿的报表，对电路板中采样电路的MCU进行程序升级，完成采样电路的校准。

【技术特征摘要】
1.一种对电路板中采样电路自动校准的系统，电路板中的采样电路包括微控制单元MCU、采样电阻，其特征在于：该系统包括上位机控制终端、程控直流电源、电压采集装置、直流电子负载，电压采集装置连接在采样电路的采样电阻的两端，实时将测量数据发送到上位机控制终端；上位机控制终端集中控制校准过程，按照预先设定的数据采集次数完成数据采集后，根据指定的算法进行数据分析，自动生成误差补偿的报表，对电路板中采样电路的MCU进行程序升级，完成采样电路的校准。2.如权利要求1所述的对电路板中采样电路自动校准的系统，其特征在于：所述上位机控制终端在指定的时间发送程控直流电源、电压采集装置和直流电子负载的参数，并触发这些测量设备，开启一次校准动作；各测量设备和电路板中采样电路的MCU将测量到的数据实时传回给上位机控制终端。3.如权利要求2所述的对电路板中采样电路自动校准的系统，其特征在于：所述上位机控制终端收集并记录每次校准动作的数据，选取合适的校准策略，进行误差分析和补偿，将结果更新到电路板中采样电路的MCU的程序中。4.如权利要求2所述的对电路板中采样电路自动校准的系统，其特征在于：所述上位机控制终端统一协调，设置程控直流电源的输出和直流电子负载的载荷，并对采样电阻两端的电压进行测量；一次接线完成后，上位机控制终端按预设进行多次数据采集，所有数据采集完成后，上位机控制终端提供多种算法进行数据分析，一键生成多种格式的包含电压电流值、功率值、误差补偿值的数据报表，进行电路板中采样电路的MCU程序的升级，完成对采样电路的校准。5.如权利要求4所述的对电路板中采样电路自动校准的系统，其特征在于：所述上位机控制终端提供的算法包括一次线性、二阶多项式、指数函数、移动平均拟合算法，上位机控制终端做出校准曲线和误差补偿，并以最小二乘法为基本准则，计算出每种算法的相关系数和均方误差，对不同算法的拟合程度作比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：李威，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42