Cómo compensar los errores de ganancia y compensación

Si tiene un circuito lineal donde Vout = f (Vin) yf (0) es idealmente 0, es fácil, simplemente anule el desplazamiento de entrada con 0V aplicado y aplique algo cerca de la escala completa y ajuste la ganancia. No se requieren iteraciones.

Para situaciones más complejas en las que f es no lineal y / o f (0) no es cero, es posible que deba ajustar la ganancia y la compensación tanto antes como después de la no linealidad y / o puede que tenga que repetir los ajustes.

Lo ideal es que minimice la interacción de los ajustes, para ello debe analizar de dónde provienen los errores y ajustarlos adecuadamente. Por ejemplo, tome un acondicionador de señal simple que produzca 4mA de salida para -10mV de entrada y 20mA para +90mV de entrada. Si la mayoría del error de compensación está en el extremo frontal (antes de la ganancia), puede ajustar la compensación allí. Por lo tanto, puede aplicar 0 mV y ajustar la compensación (aplicada antes del ajuste de ganancia) para obtener 5,6 mA en la salida. Luego aplique + 90mV y ajuste la ganancia para obtener 20mA. Sin embargo, si la ganancia ha afectado al cero un poco, es posible que tenga que iterar varias veces para que el ajuste sea lo suficientemente preciso.

De manera similar, si el desplazamiento es más un resultado de la tolerancia de las resistencias en la salida (digamos que usa un amplificador operacional de desviación cero pero comprometa el uso de resistencias baratas al 1% en lugar de las de lujo), puede hacerlo mejor: 10 mV y ajuste para 4 mA luego + 90 mV y ajuste para 20 mA, repita hasta que ambos estén dentro de la tolerancia.

Si hay una falta de linealidad en su circuito (tal vez esté linealizando un sensor) es posible que necesite más ajustes, ya que un error antes de una no linealidad provocará un error en la curva si lo ajusta frenéticamente la ganancia después de la no linealidad. , y viceversa.

Algo de esto se vuelve discutible si digitaliza las señales y las manipula en el dominio digital, pero es posible que aún tenga que preocuparse por la precisión en el DAC y el ADC de una manera similar.

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

Solo hay dos incógnitas, la ganancia o pendiente m, y el desplazamiento c, por lo que solo necesitas hacer dos mediciones para calcularlas.

Realiza dos mediciones y0 y y1 para dos entradas x0 y x1, luego resuelve para m y c usando ecuaciones simultáneas see wikipedia , o como dos ecuaciones es bastante simple, el ajuste de prueba y error de m y c hasta que los ys calculados coincidan con los ys medidos.

El concepto de orden de compensación no se aplica como tal. Sin embargo, con esta fórmula habitual, estás multiplicando x por la ganancia antes de sumar c. También puede definir una línea recta como y = m (x + c), donde agregamos el desplazamiento a la medida antes de multiplicar por ganancia. Usualmente usamos el primer formulario, ya que es más fácil de graficar por inspección y más fácil de generalizar a más términos.

Siempre que use el mismo formulario para calcular y a partir de x cuando esté realizando las mediciones de calibración y cuando esté haciendo las correcciones, no importa cuál use.

¿Debería primero compensar el error de ganancia o el error de compensación?

Eso depende de los detalles de cómo exactamente los circuitos de compensación entran y ajustan las cosas, y en qué parte del proceso general se aplican estas compensaciones.

Básicamente estás preguntando qué es mejor:

Y = mX + b

Y = m (X + b)

Si bien se requieren valores diferentes de m y b para obtener el mismo resultado en cada caso, debería ser obvio que los dos métodos son matemáticamente equivalentes.

Dicho esto, generalmente lo último (es preferible anular el desplazamiento antes de compensar la ganancia). Las compensaciones pueden llegar a ser tan grandes después de multiplicarse por la ganancia del sistema, que el resultado termina recortándose hasta cierto límite antes de que se pueda eliminar la compensación. Incluso si no se recorta, un sistema puede estar más estresado, usar más energía, o lo que sea, con una señal descentrada.