caxapa.ru :: Как можно измерить переменное напряжение в диапазоне 1...3 МГц (на фиксированной частоте) от 10 мВ + обеспечить фильтрацию. Желательно на микроконтроллере с минимальной обвязкой.

Vladimir Ljaschko (26.05.2013 08:00, просмотров: 21258)

Как можно измерить переменное напряжение в диапазоне 1...3 МГц (на фиксированной частоте) от 10 мВ + обеспечить фильтрацию. Желательно на микроконтроллере с минимальной обвязкой.

- Точность какая требуется? - AU08(26.05.2013 09:40)
  - лапоть. 50% - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 09:59)
    - Дык куча ОУ на такой частоте позволят сделать выпрямитель, считывать когда попало АЦП с любой скоростью и интергатор на 256 отсчётов, чтобы вместо деление swap использовать. - AU08(26.05.2013 10:04)
      - Аффтар забыл сказать, какой там сигнал/шум. - SciFi(26.05.2013 10:08)
        
        Не знаю сигнал/шум. Если уж зашла речь о выпрямителе, то я не сказал, что в принципе может быть костыль в виде модуляции. Речь идет об измерении импеданса некоторой цепи на высокой частоте. Vladimir Ljaschko(65 знак., 26.05.2013 10:15)
        
        3 порядка - это 60 дБ? Вы для начала проверьте свой генератор: какое у него подавление 2-й и 3-й гармоники? И что мешает вывести синхронизирующий сигнал? - SciFi(26.05.2013 10:19)
        
        верхние гармоники подавляются средой распространения, на фоне требуемой погрешности некритично. Сигнала быть не может - прямое требование ТЗ. - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 10:23)
        
        Так ведь импеданс, насколько я понимаю, это отношение выходного сигнала к входному (+ учет фазы). Значит входной сигнал (от генератора) всегда есть. Берем компаратор, заводим на него синусоидальный сигнал генератора и получаем на выходе Dir(81 знак., 26.05.2013 12:53)
        
        Кстати, и синхронный выпрямитель так просто реализовать. Синхросигналом коммутировать быстродействующий ключ. Dir(454 знак., 26.05.2013 13:20)
- В смысле? Спектральную составляющую? Или спектральную плотность? А сигнал синхронизации есть? - SciFi(26.05.2013 08:19)
  - Спектр не нужен, я просто указал диапазон, в котором может быть заранее известная частота. Сигнала синхронизации нет, но можно поставить такой же кварц. - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 08:27 - 08:30)
    - АЦП + МК + цифровая фильтрация, не? - SciFi(26.05.2013 08:30, ссылка)
      - Так, но должен быть какой-то упрощенный вариант синхронного детектора. - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 08:33)
        
        Кстати, а чем вас пугает АЦП+МК? Посмотрите на STM32, там есть DCMI (digital camera interface) - на него отлично сядет внешний параллельный АЦП. И библиотека DSP имеется. - SciFi(26.05.2013 09:36)
        
        Для синхронного детектора нужен синхронизирующий сигнал. - SciFi(26.05.2013 09:30)
        
        Разве дисперсия 4 последовательных отсчетов АЦП через 1/4T не обеспечит результат пропорциональный амплитуде независимо от фазы? - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 10:10)
        
        Это оцифровка с частотой 4f (f - частота сигнала). Как известно, оттуда можно полностью восстановить исходный сигнал. Изобретаем что-то новое в области ЦОС? - SciFi(26.05.2013 10:14)
        
        угу. Причем понятный на пальцах алгоритм в три строчки кода. - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 10:18)
        
        Просто дисперсию нельзя: это будет мощность по всему спектру, включая все шумы. Если хотите, чтобы шумы отфильтровались, то это будет не совсем на пальцах и не 3 строчки. - SciFi(26.05.2013 10:23)
        
        Да не так страшен этот чёрт. Берём массив длиной 4N, набиваем отсчётами АЦП с частотой 4F, умножаем на синус { 0, 1, 0, -1 } и косинус { 1, 0, -1, 0 }, берём корень из суммы квадратов. Чем больше N, тем лучше избирательность по частоте, но тем йцукен(186 знак., 26.05.2013 13:25, )
        
        1--3 МГц -- это не для микроконтроллера. Начиная с АЦП. Тот же STM32 даёт 6 MSPS, чего недостаточно. Алгоритмически, где-то 3 умножения, 3 выборки из таблицы и два сложения длинных чисел. Тактов 30 -- очень оптимистичная оценка для ассемблера и fk0(1200 знак., 26.05.2013 14:21, картинка)
        
        Собственно, из постановки задачи не следует, что все отсчёты АЦП нужно обрабатывать в реалтайме. Возможно, вариант "набил буфер через DMA - обсчитал - смыл - повторил" вполне приемлем. - йцукен(26.05.2013 16:34, )
        
        Если "если ширина полосы исходного сигнала всё же не 3МГц а сильно меньше", перенести "вниз" можно не "аналоговым способом", а спомощью undersampling'а. Про это тут уже тыщщу раз писАли.. - USSR(26.05.2013 15:19, )
        
        Есть одна ~~маленькая~~ большая закавыка: нужен полосовой фильтр перед АЦП, иначе работать не будет, ибо в АЦП попадут потусторонние алиасы тоже. А фиг ты его так просто просто сделаешь. Проще сделать как на картинке с а-ля SDR-приёмник. fk0(402 знак., 26.05.2013 17:09 - 17:30)
        
        Зачем "нужен полосовой фильтр перед АЦП", если уже заранее известно, что "ширина полосы исходного сигнала всё же не 3МГц а сильно меньше" ? - USSR(26.05.2013 17:41, )
        
        Затем, что при undersampling'е в АЦП попадут все частоты от нуля до F и больше (aliasing). В полосу Fs/2. Получится бессмысленная какофония. Нужен полосовой фильтр F+-(Fs/4) где-то. Хотя если предположить, что кроме измерямого сигнала там ничего fk0(1299 знак., 26.05.2013 18:16)
        
        тот же F303 даёт уже не 6MSPS, а 18MSPS в interleave mode - koyodza(26.05.2013 15:12, ссылка)
        
        Это алгоритм имени АОНа. В нём смысл для 8-битников без аппаратнонго умножения. Иначе можно не изобретать велосипед, а тупо умножать на синусы и косинусы, как написано в статье "Дискретное преобразование Фурье" в википедии. Будет сильно лучше (ибо fk0(996 знак., 26.05.2013 13:58)
        
        Это не квадратные тригонометрические функции, это обычный синус и косинус при значении аргумента { 0, pi/2, pi, 3pi/2 }. В АОНе такой фокус не проходит, потому что нужно детектировать разные частоты, и выбор волшебной частоты дискретизации йцукен(12 знак., 26.05.2013 14:14, )
        
        Кстати, это интересная идея применительно к АОНу. С ножки порта компаратора никто не запрещал считывать многократно, так чтоб каждй раз 4*F получалось, для каждой частоты --> таблица синусов не нужна. Но код, конечно, по тактам весьма нудно fk0(36 знак., 26.05.2013 16:55)
        
        "Отчётами АЦП с частотой 4*F" -- дьявол кроется в мелочах. Не заметил. Но, боюсь, ровно 4*F автору будет сложно получить: либо кварц 4*F*2^N, либо программируемый PLL в МК, и это всё не входит в конфликт с каким-нибудь USB, и F -- константа. fk0(105 знак., 26.05.2013 14:29)
        
        Именно! Вполне годное объяснение на пальцах. - SciFi(26.05.2013 13:27)
        
        Это я понимаю. Источником шумов могут быть только радиостанции в диапазоне СВ (тракт открытый), по моим оценкам на 40 дБ меньше минимального сигнала. - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 10:27)
        
        То есть фильтровать вообще не надо? Просто измерить амплитуду с точностью 50%? Тады усилитель с перестраиваемым усилением + простейший детектор на диоде + МК с медленным АЦП. - SciFi(26.05.2013 10:32)
        
        Хороший вопрос про фильтрацию. Нужно оценить сигнал/шум и прочие условия более трезво. Спасибо за трезвые мысли. - Vladimir Ljaschko(26.05.2013 12:15)
        
        Как вариант, вместо PGA + detector можно взять demodulating logarithmic amplifier, например, AD8310. Обеспечивает диапазон 95 dB. - Лeoнид Ивaнoвич(26.05.2013 13:52)

Схемы, платы, компоненты