¿Calibración ADC / DAC?

Hace un tiempo hubo una pregunta similar sobre la calibración del software

Para repetir en breve:

• Tenga un voltaje conocido en la entrada de su circuito y anote la lectura del ADC.
• Es una buena idea tener el voltaje conocido no directamente en el pin ADC. Téngalo en el punto que desee medir en la aplicación final, por ejemplo. directamente en la salida del sensor.
• Una fuente externa puede aplicar un voltaje conocido ya sea la salida de su sensor o lo que sea, que luego se mide con precisión. significa precisamente: Más preciso que la resolución ADC, o al menos tan preciso como lo necesite en su aplicación
• Nota: aquí uso voltaje . También puede ser una corriente a medir o lo que sea que esté midiendo con su sensor.
• Encuentre una función para traducir la lectura de ADC a voltaje.
  • El caso más simple es una función proporcional V (ADC) = m * ADC que solo tiene en cuenta, por ejemplo, un factor de ganancia impreciso debido a la dispersión parcial. Por ejemplo, el uso de resistencias del 1% para un divisor de voltaje puede resultar en una desviación del 2%. Para esta calibración, solo necesita una medición cerca del máximo de ADC.
  • Un paso más es considerar un desplazamiento, es decir, 0V no es 0x00 . Realice una medición adicional en el extremo inferior del rango de entrada y encuentre dos parámetros para ajustar los datos con V (ADC) = m * ADC + b.
  • La precisión más alta se puede lograr midiendo muchos voltajes, en el mejor de los casos, tendrá un voltaje para cada posible lectura de ADC. Inspecciona los datos y decide qué función utilizar. En mi caso, en la pregunta vinculada anteriormente, todavía tomé una función lineal (con desplazamiento) ajustada a todo el rango solo porque es rápido de calcular. Uno puede agregar un término no lineal para deshacerse de la no linealidad tanto como sea posible. Pero por lo general, esto consume más poder de cómputo, lo que puede contradecirse para el procesamiento rápido de datos.
  • Como se mencionó @ alex.forencich, la forma suprema sería una tabla de búsqueda para cada valor de ADC, que puede eliminar toda distorsión, incluidos los pasos en la función de respuesta del ADC. Pero esto consume mucha memoria y supone que puede y necesita medir con una precisión de 1 bit.
• Todos los puntos se aplican también a un DAC, pero en dirección opuesta.

Acerca de la calibración de hardware: Las posibilidades son infinitas.

Por ejemplo, puede calibrar fácilmente una desviación de ganancia mediante esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab} Sin embargo, esto reduce la impedancia de entrada en este caso a ~ 10kOhm. Si elige valores de resistencia más altos, pueden interferir con la impedancia del propio ADC y provocar una no linealidad. Para la calibración, vuelva a tener el voltaje conocido y lea el ADC. Gire el potenciómetro hasta que el valor de ADC sea lo que desea. Si hay más electrónica entre el ADC y el punto de medición, también puede agregar dispositivos de valor variable. Pero esto depende en gran medida de su circuito.

(Hmmm, no es tan corto ...)

La calibración ADC / DAC se debe realizar con algún hardware, al menos para caracterizar inicialmente la respuesta del dispositivo. Después de la caracterización, hay un par de formas de aplicar correcciones. Un método es una tabla de búsqueda. Sin embargo, esto solo es efectivo para ADC y DAC de baja resolución o alta velocidad. La tabla de búsqueda se puede implementar en hardware para convertidores de muy alta velocidad. Otro método sería utilizar algún tipo de interpolación, posiblemente interpolación lineal o por spline, para corregir la respuesta. Estos requieren más computación, pero pueden ser muy precisos. Esta interpolación podría aplicarse en hardware o software. Probablemente también hay métodos para calibrar la parte analógica ADC o DAC, pero esto dependerá de la arquitectura precisa del convertidor.