[实用新型]一种提高微控制器内嵌A/D转换器相对精度的电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集领域，更准确地说，本实用新型涉及这样一种电路，即能够提高微控制器内嵌A/D转换器相对精度的电路。 

背景技术

在一些工业设备中，经常需要使用微控制器采集各种模拟量信号，然后进行相应的处理。通常微控制器中嵌有并行的A/D转换器，不需要另接A/D转换器就可满足模拟量采集需要。对于某种选定的微控制器，其内部A/D转换器的位数是确定的，与需要采集信号的连接电路较简单。通常，A/D转换器的位数决定了采集信号的精度，然而，在实际中，我们经常遇到这种情况。系统微控制器选用了32位的微控制器，采集信号为有一定变化范围的连续值，其内嵌的10位A/D转换器无法满足系统的相对精度要求，而11位的A/D转换器才能满足系统的相对精度要求，目前的解决办法是外扩高精度的A/D转换器，这样做的结果是硬件电路设计复杂，数据读写软件复杂，成本提高。 

因此，需要针对这一情况，在仍然使用微控制器内部的A/D转换器情况下，通过软硬件结合的方法，满足系统的相对精度要求。 

本文所指的相对精度，与相对误差有关。举例来说，对于用一个精度为1mm的直尺测量1000mm的距离，我们可以认可其测量结果，主要是相对误差小，或者说相对精度高；而用该直尺测量1mm的距离，我们就不认可其测量结果，主要是相对误差太大，或者说相对精度太低。 

对于A/D转换来说，位数越高，相对精度越高。 

假定3位A/DC，如果基准电压为7V。那么其分辨率为7/(2³-1)=1V，也就是其量化误差。假定测量值为6V，实际可能为5.5~6.5V，如果实际值为5.5V,相对误差为0.5/5.5，如果实际值为6.5,相对误差为0.5/6.5，最大的相对误差出现在实际测量值5.5V处；假定测量值为1V，实际可能为0.5~1.5V, 如果实际值为0.5V,相对误差为0.5/0.5，如果实际值为1.5,相对误差为0.5/1.5，最大的相对误差出现在实际测量值0.5V处；并且0.5V处的相对误差达到1，对系统影响太大；而0.5V处的相对误差为0.5/5.5，对系统影响较小。可见，模拟量值越小，相对误差越大，也就是相对精度越低，或者说相对精度越小。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提高微控制器内嵌A/D转换器相对精度的电路，用以解决现有技术特定位数AD测量，相对精度根据测量值精度差异大的问题。 

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种提高微控制器内嵌A/D转换器相对精度的电路，包括同相输入端用于接待测信号的集成运算放大器，该运算放大器反相输入端通过第一电阻接地，输出端连接到微处理器的A/D采样端口，所述微处理器控制连接一个模拟开关，该模拟开关与运算放大器输出端与反相输入端之间的第二电阻并联。 

待采集的模拟量信号经过本实用新型电路的运放（运算放大器）有两种工作模式：第一种是射极跟随器模式，此时运放输出的模拟量等于运放同相端的输入量，运放只是起到了提高输入阻抗，降低输出阻抗的作用；另一种是同相比例放大模式，此时运放输出的模拟量与运放同相端的输入量成比例关系，比例与第一电阻、第二电阻的比值有关。 

设定一个采样电压阀值，该阀值在电压测量范围中。在该值以下，控制模拟开关断开，电路进入放大模式，使模拟量放大，放大系数与上述第一电阻、第二电阻的比值有关；该值以上，控制模拟开关闭合，电路进入射极跟随器模式，模拟量不变。 

通过这种处理，在使用微控制器内嵌的A/D转换器时，不增加A/D位数,仅通过增加模拟开关及相应电路，就提高了A/D转换的相对精度，使用非常方便。 

附图说明

图1是本实用新型的电路结构图； 

图2是中断流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。 

如图1所示，一种提高微控制器内嵌A/D转换器相对精度的电路，首先系统采用了一片内嵌并行A/D转换器的微控制器； 微控制器外部连接一片运放U，运放形成同相比例放大电路，运放U同相输入端接待测信号, 运放U反相输入端通过电阻R2接地，输出端通过阻容滤波电路连接到微处理器的A/D采样端口，微处理器控制连接一个模拟开关，该模拟开关与运放U输出端与反相输入端之间的电阻R3并联，R2、R3电阻相同。当模拟开关断开时，电路为同相比例放大电路，放大倍数为2；当模拟开关闭合时，电路为射极跟随电路，放大倍数为1。