一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路制造技术

本发明专利技术涉及ADC检测技术领域，具体公开了一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路，包括斩波开关、短路开关、PGA、ADC、PGA控制器、PGA乘法器、斩波控制器、校正乘法器、校正加法器和增益误差校正模块；PGA控制器用于控制短路开关以实现PGA的调零和控制PGA的增益放大；PGA乘法器用于去掉PGA对待检测电压信号实现的增益放大；斩波控制器用于输出失调误差校正系数至校正加法器；校正乘法器用于获取增益误差校正系数，校正乘法器和校正加法器用于在PGA调零结束后，校正原始电压量化数据的增益误差和失调误差，以输出校正后的电压量化数据。本发明专利技术能够实现宽范围电流的测量，以及电流测量过程中失调误差和增益误差的校正。程中失调误差和增益误差的校正。程中失调误差和增益误差的校正。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路


[0001]本专利技术涉及ADC检测
，更具体地，涉及一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路。

技术介绍

[0002]感知世界是数据转换器(Analog to Digital Converter，ADC)的重要作用，数字系统常使用ADC将外界的模拟信号转换为可处理的数字信号，然后通过数字电路强大的数据处理功能处理这些数据，从而实现期望的功能。ADC的精度对数字系统的性能有很大的影响，转换精度越高，系统性能越好。
[0003]ADC是一种高精度数据转换器件，在实际使用的过程中易受外界环境的影响，往往达不到ADC所标定的精度。而精度的损失会对整个系统的性能造成较大的影响，因此，需要对ADC的结果进行误差校正。
[0004]ADC设计的静态指标，也即误差类型，大致可以分为以下四类：失调误差(Offset error)、增益误差(Gain error)、微分非线性(Differential nonlinearity)和积分非线性(Integral nonlinearity)。其中，失调误差和增益误差是外界环境影响的主要方面，而微分非线性和积分非线性误差常取决于ADC的结构和工艺。而且，失调误差和增益误差的校正原理比较简单，所需资源较少，适用于芯片级校正；而微分非线性和积分非线性误差与ADC结构相关，所以不容易校正，需要使用多项式逼近、查表法等，面积成本较高且不通用，不适用于芯片级校正。
[0005]电动汽车的电池组由上百个电池串并联组成，其充放电电流范围宽，精确地测量宽范围电流是电动汽车电池管理系统(BMS)监测电池状态的重要方面。电流检测ADC通过测量分流电阻上的电压来间接测量电流，由于电流输入范围大，分流电阻值选择较小且选择后便固定，因此需要将待检测的电压进行处理，使其在适合ADC处理的范围内，以便精确地测量宽范围的电流。
[0006]本专利技术主要针对宽范围电流检测ADC，研究由外界环境导致的失调及增益误差的校正。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路，能够根据乘法和加法运算校正ADC采样通道中的增益误差和失调误差，效果显著，结构简单，易于实现。
[0008]作为本专利技术的第一个方面，提供一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路，所述应用于宽范围电流检测的ADC校正电路包括斩波开关、短路开关、PGA、ADC、PGA控制器、PGA乘法器、斩波控制器、校正乘法器、校正加法器和增益误差校正模块；
[0009]所述斩波开关的第一输入端用于输入待检测电压信号，所述斩波开关的第二输入端与所述斩波控制器的第一输出端连接，所述斩波开关的输出端与所述PGA的第一输入端
连接，所述斩波开关用于控制所述待检测电压信号的方向；
[0010]所述短路开关的开关控制端与所述PGA控制器的第一输出端连接，所述短路开关分别与所述斩波开关的输出信号两端连接，所述短路开关用于短路所述PGA的输入信号；
[0011]所述PGA的第二输入端与所述PGA控制器的第二输出端连接，所述PGA的输出端与所述ADC的输入端相连，所述PGA用于实现所述待检测电压信号的增益放大；
[0012]所述PGA控制器的输入端与所述校正加法器的输出端连接，所述PGA控制器的第三输出端与所述PGA乘法器的第一输入端连接，所述PGA控制器用于控制所述短路开关以实现所述PGA的调零和控制所述PGA的增益放大；
[0013]所述PGA乘法器的第二输入端与所述ADC的量化数据输出端连接，所述PGA乘法器的输出端分别与所述校正乘法器的第一输入端和所述斩波控制器的输入端连接，所述PGA乘法器用于去掉所述PGA对所述待检测电压信号实现的增益放大；
[0014]所述斩波控制器的第二输出端与所述校正加法器的第一输入端连接，所述斩波控制器用于输出失调误差校正系数至所述校正加法器；
[0015]所述校正乘法器的第一输入端用于输入ADC的原始电压量化数据；所述校正乘法器的第二输入端与所述增益误差校正模块连接，用于获取所述增益误差校正模块输出的增益误差校正系数；所述校正乘法器的输出端与所述校正加法器的第二输入端连接；
[0016]所述校正乘法器和所述校正加法器用于在所述PGA调零结束后，校正所述原始电压量化数据的增益误差和失调误差，所述校正加法器的输出端输出校正后的电压量化数据。
[0017]进一步地，所述PGA包括跨导放大器和运算放大器，所述PGA控制器包括PGA数模转换器和PGA增益控制器，所述PGA数模转换器的输入端与所述校正加法器的输出端连接，所述PGA数模转换器的输出端与所述跨导放大器连接，所述PGA增益控制器的输出端分别与所述PGA和所述PGA乘法器的第一输入端连接；
[0018]所述跨导放大器和所述运算放大器构成了闭环PGA的结构，所述PGA的可变增益通过所述PGA增益控制器改变所述跨导放大器的跨导来实现；
[0019]在使用前，所述PGA控制器控制所述短路开关闭合，使所述PGA输入为0，此时所述PGA的输入仅为失调误差电压，所述ADC测得的失调误差量化值经所述校正加法器输出至所述PGA数模转换器，经所述PGA数模转换器转换为模拟失调电压值，所述跨导放大器在其输入端减去该反馈的模拟失调电压值，以实现所述PGA的调零；
[0020]所述PGA调零结束后，所述PGA控制器控制所述短路开关断开，所述ADC校正电路开始正常工作，所述校正乘法器和所述校正加法器根据获取到的所述增益误差校正系数gain_coeff和所述失调误差校正系数off_coeff校正ADC采样通道中的增益误差和失调误差。
[0021]进一步地，所述PGA调零结束后，所述PGA控制器控制所述短路开关断开，ADC校正电路开始正常工作，所述斩波开关交替传输所述待检测电压信号至所述PGA，调零后的所述PGA用于对所述待检测电压信号进行放大后传给所述ADC采样，所述ADC输出放大后的电压量化数据至所述PGA乘法器，所述PGA乘法器用于将所述放大后的电压量化数据去除PGA增益以输出原始电压量化数据src_data，然后所述校正乘法器和所述校正加法器根据获取到的所述增益误差校正系数gain_coeff和所述失调误差校正系数off_coeff对所述原始电压
量化数据src_data进行校正。
[0022]进一步地，所述斩波控制器用于获取所述PGA乘法器输出的原始电压量化数据src_data，假设所述ADC当前采样输出的原始电压量化数据src_data为V2，上一次采样输出的原始电压量化数据src_data为V1，所述斩波控制器通过计算当前原始电压量化数据V2和上一次原始电压量化数据V1的差异得到所述失调误差校正系数off_coeff。
[0023]进一步地，所述增益误差校正模块包括存储器、选择器、插值器、系数乘法器和系数加法器；
[0024]所述存储器的第一输出端分别与所述插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路，其特征在于，所述应用于宽范围电流检测的ADC校正电路(10)包括斩波开关(20)、短路开关(30)、PGA(40)、ADC(50)、PGA控制器(60)、PGA乘法器(70)、斩波控制器(80)、校正乘法器(90)、校正加法器(100)和增益误差校正模块；所述斩波开关(20)的第一输入端用于输入待检测电压信号，所述斩波开关(20)的第二输入端与所述斩波控制器(80)的第一输出端连接，所述斩波开关(20)的输出端与所述PGA(40)的第一输入端连接，所述斩波开关(20)用于控制所述待检测电压信号的方向；所述短路开关(30)的开关控制端与所述PGA控制器(60)的第一输出端连接，所述短路开关(30)分别与所述斩波开关(20)的输出信号两端连接，所述短路开关(30)用于短路所述PGA(40)的输入信号；所述PGA(40)的第二输入端与所述PGA控制器(60)的第二输出端连接，所述PGA(40)的输出端与所述ADC(50)的输入端相连，所述PGA(40)用于实现所述待检测电压信号的增益放大；所述PGA控制器(60)的输入端与所述校正加法器(100)的输出端连接，所述PGA控制器(60)的第三输出端与所述PGA乘法器(70)的第一输入端连接，所述PGA控制器(60)用于控制所述短路开关(30)以实现所述PGA(40)的调零和控制所述PGA(40)的增益放大；所述PGA乘法器(70)的第二输入端与所述ADC(50)的量化数据输出端连接，所述PGA乘法器(70)的输出端分别与所述校正乘法器(90)的第一输入端和所述斩波控制器(80)的输入端连接，所述PGA乘法器(70)用于去掉所述PGA(40)对所述待检测电压信号实现的增益放大；所述斩波控制器(80)的第二输出端与所述校正加法器(100)的第一输入端连接，所述斩波控制器(80)用于输出失调误差校正系数至所述校正加法器(100)；所述校正乘法器(90)的第一输入端用于输入ADC的原始电压量化数据；所述校正乘法器(90)的第二输入端与所述增益误差校正模块连接，用于获取所述增益误差校正模块输出的增益误差校正系数；所述校正乘法器(90)的输出端与所述校正加法器(100)的第二输入端连接；所述校正乘法器(90)和所述校正加法器(100)用于在所述PGA(40)调零结束后，校正所述原始电压量化数据的增益误差和失调误差，所述校正加法器(100)的输出端输出校正后的电压量化数据。2.根据权利要求1所述的一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路，其特征在于，所述PGA(40)包括跨导放大器(401)和运算放大器(402)，所述PGA控制器(60)包括PGA数模转换器(601)和PGA增益控制器(602)，所述PGA数模转换器(601)的输入端与所述校正加法器(100)的输出端连接，所述PGA数模转换器(601)的输出端与所述跨导放大器(401)连接，所述PGA增益控制器(602)的输出端分别与所述PGA(40)和所述PGA乘法器(70)的第一输入端连接；所述跨导放大器(401)和所述运算放大器(402)构成了闭环PGA的结构，所述PGA(40)的可变增益通过所述PGA增益控制器(602)改变所述跨导放大器(401)的跨导来实现；在使用前，所述PGA控制器(60)控制所述短路开关(30)闭合，使所述PGA(40)输入为0，此时所述PGA(40)的输入仅为失调误差电压，所述ADC(50)测得的失调误差量化值经所述校
正加法器(100)输出至所述PGA数模转换器(601)，经所述PGA数模转换器(601)转换为模拟失调电压值，所述跨导放大器(401)在其输入端减去该反馈的模拟失调电压值，以实现所述PGA(40)的调零；所述PGA(40)调零结束后，所述PGA控制器(60)控制所述短路开关(30)断开，所述ADC校正电路开始正常工作，所述校正乘法器(90)和所述校正加法器(100)根据获取到的所述增益误差校正系数gain_coeff和所述失调误差校正系数off_coeff校正ADC采样通道中的增益误差和失调误差。3.根据权利要求2所述的一种应用于宽范围电流检测的ADC校正电路，其特征在于，所述PGA(40)调零结束后，所述PGA控制器(60)控制所述短路开关(30)断开，ADC校正电路开始正常工作，所述斩波开关(20)交替传输所述待检测电压信号至所述PGA(40)，调零后的所述PGA(40)用于对所述待检测电压信号进行放大后传给所述ADC(50)采样，所述ADC(50)输出放大后的电压量化数据至所述PGA乘法器(70)，所述PGA乘法器(70)用于将所述放大后的电压量化数据去除PGA增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宝晶，
申请(专利权)人：中科芯时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：