Cómo compensar ganancia y compensación de errores

Question

Tengo un circuito analógico que tiene un desplazamiento de error, así como una ganancia de error.

Puedo medir la salida analógica del circuito y soy capaz de manipular la ganancia del circuito por medio de un factor k_gain_comp y el desplazamiento por un aditivo valor offset_comp.

¿Cuál es el enfoque correcto para compensar los errores? Debe primero la ganancia de error se compensa o el desplazamiento de error? ¿Cómo puede k_gain_comp y offset_comp se calcula?

Cualquier respuesta es muy apreciada.

Answer 1

Si usted tiene un circuito lineal donde Vsal = f(Vin) y f(0) es lo ideal 0, es muy fácil, solo nula la desviación de entrada con 0V aplicado y se aplican algo cerca de la escala completa y ajustar la ganancia. No iteraciones necesarias.

Para situaciones más complejas donde f es no lineal y/o f(0) no es cero, usted puede necesitar ajustar la ganancia y el offset, tanto antes como después de la no linealidad y/o puede que tenga que repetir los ajustes.

Idealmente, usted desea reducir al mínimo la interacción de los ajustes, para hacer lo que tienes que analizar donde los errores y ajustar apropiadamente. Por ejemplo, tomar un simple acondicionador de señal que produce 4mA-10mV y 20mA para +90mV. Si la mayoría de la compensación de error está en el extremo delantero (antes de ganar) puede ajustar el offset de allí. Así que se podría aplicar 0 mv y ajustar el offset (aplican antes de que el ajuste de la ganancia) para obtener 5.6 mA en la salida. A continuación, aplicar +90mV y ajustar la ganancia a obtener 20mA. Sin embargo, si la ganancia ha afectado a las cero un bit puede que tenga que repetir un par de veces para obtener el ajuste lo suficientemente preciso.

Del mismo modo, si el desplazamiento es más un resultado de la tolerancia de las resistencias en la salida (es decir que se utiliza un cero deriva de op-amp, pero sin concesiones por el uso de hoteles de 1% de resistencias en lugar de los de fantasía) puede hacer mejor aplicar -10mV y ajustar para 4mA, a continuación, +90mV y ajustar la 20mA, repetir hasta que ambos están dentro de la tolerancia.

Si hay una falta de linealidad en su circuito (tal vez usted está alineando un sensor) puede que necesite más ajustes, ya que un error antes de que una no linealidad conducirá a un error en la curva si el ajuste es por tocar el violín, la ganancia después de, a continuación, la no linealidad, y viceversa.

Algo de esto se convierte en irrelevante si digitalizar las señales y manipular en el dominio digital, pero usted todavía puede tener que preocuparse acerca de su precisión en el DAC y ADC en una manera similar.

Answer 2

Puede definir una línea recta como y = mx + c.

Sólo hay dos incógnitas, la ganancia o la pendiente m, y el desplazamiento de c, por lo que sólo hay que hacer dos mediciones para calcular ambos.

Hacer dos mediciones y0 y y1 para dos entradas x0 y x1, luego resolver para m y c por medio de ecuaciones simultáneas ver wikipedia, o como dos ecuaciones es bastante simple, la prueba y el error de ajuste de m y c hasta que el calculado ys coincide con el medido ys.

El concepto de orden de la compensación no se aplica como tal. Sin embargo, con esta fórmula habitual, que se están multiplicando x por la ganancia antes de la adición de c. También se podría definir una línea recta como y = m(x+c), donde sumamos el desplazamiento de la medición antes de multiplicar por la ganancia. Por lo general, utilizar la primera forma, ya que es más fácil gráfico de la inspección, y más fácil de generalizar a más términos.

Siempre que utilice el mismo formulario para calcular y a partir de x cuando se realiza la calibración de las mediciones, y cuando usted está haciendo las correcciones, no importa lo que usted usa.

Answer 3

Debe primero la ganancia de error se compensa o el desplazamiento de error?

Es decir, hasta los detalles de exactamente cómo la compensación de los circuitos de entrar y ajustar las cosas, y donde en el proceso general estas compensaciones se aplican.

Que son, básicamente, ¿qué es mejor:

Y = mX + b

Y = m(X+ b)

Mientras que los diferentes valores de m y b son necesarios para obtener el mismo resultado de cada caso, debería ser obvio que los dos métodos son matemáticamente equivalentes.

Dicho esto, generalmente la última (y la anulación de la compensación primero antes de compensación de la ganancia) es deseable. Las compensaciones pueden obtener tan grande después multiplicada por la ganancia del sistema, que el resultado termina de recorte para algunos límite antes de que el desplazamiento puede ser eliminado. Incluso si no recorte, un sistema puede ser más estrés, el uso de más energía, o lo que sea, con el centro de la señal.