基于微差原理的A/D转换方法分析与应用

4.3 输入信号变化量的测量精度

　　首先讨论影响ΔvI的因素。输入信号的零位误差和减法器的失调电压虽然会影响测量结果vI的精度，但不影响其变化量ΔvI的精度。另外，只要两次测量时采用相同的比较电压VC，则比较电压VC的误差就不会影响ΔvI（这里不考虑D／A转换器的重复性误差）。至于传输通道的增益误差由3个环节决定：第1个是减法器，由高精度仪用放大器实现；第2个是可编程增益放大器，由12位D／A转换器DAC1230 实现；第3个为A／D转换器。其中前2个环节的增益精度由器件制造精度保证，不需调整。整个通道的增益误差完全由第3个环节A／D转换器通过调节其参考电压来补偿（由于比较电压发生器的参考电压与A／D转换器的参考电压为同一基准电压，由式（2-3）的推导过程可知，调节参考电压不会影响式（2-3）的正确性）。以上分析表明，微差量ΔvI可获很高的精度，且其分辨率就为A／D转换器本身的分辨率（为12位）。这说明这种测量方法特别适合于测量输入信号的变化量，这时比较电压VC误差、输入信号零位误差、减法器的失调误差均不影响ΔvI的测量精度。

5 在电池组实时监测系统中的应用

　　这一方法被用于变电站备用供电电源监控系统中。为了检测电池组的特性，需要实时检测各段电池的端电压变化量。由于电池组串联工作，各段电池端电压及其变化范围各不相同，采用通常的办法无法精确测量。而采用微差测量方法能有效地捕捉充放电过程中各段电压的微小变化，从而准确地评定各段电池的性能（内阻、容量等）。这里A／D转换器采用12位逐次比较型A／D转换器AD1674，参考电压VR取＋4 096 mV，量程L＝4 096 mV；比较电压输出为VR的反相放大，即VC＝0～－4 096 mV，所以输入vI必须为单极性负电压输入。由于受到随机误差的影响，实际测得测量误差约为20μV，取得满意效果。

［参考文献］［1］ 陆日方，成洪飞。一种提高A／D转换分辨率的方法［J］。电测与仪表，1998，5（7）：23－35.
　　　　　　［2］ 何立民。MCS－51系列单片机应用系统设计：系统配置与接口技术［M］。北京：北京航空航天大学出版社，1990.
　　　　　　［3］ 周泽存，刘馨缓。检测技术［M］。北京：机械工业出版社，1993.