Используйте два канала АЦП для увеличения разрешения

12

Мне нужно захватить форму сигнала с низкой амплитудой, которая располагается поверх медленно меняющейся компоненты с большей амплитудой. Я имею в виду использование АЦП с двумя каналами и подачу на один из них отфильтрованной версии сигнала нижних частот, а на другой - от усиленной отфильтрованной версии сигнала верхних частот. Это увеличит видимое разрешение моего АЦП. Я ошибаюсь? Можете ли вы предвидеть какие-либо проблемы с этим?

Я забыл сказать, что мне нужно захватить и низкочастотный компонент (для алгоритма необходимо среднее значение сигнала).

Частота "высокой" частоты составляет от 0,01 до 10 Гц. Низкочастотный компонент - это, в основном, среднее значение сигнала, но оно может изменяться медленно. Быстроменяющийся компонент может иметь амплитуду в 100 раз меньше максимального среднего значения. Микроконтроллер, который мы будем использовать, имеет 12-разрядный АЦП (я не могу это изменить), но со многими каналами.

DanW
источник
2
Ваши требования меняются, что затрудняет предоставление хороших ответов. Сообщите нам частотные диапазоны и амплитуды двух сигналов, а также какое разрешение или отношение сигнал / шум необходимо измерять для каждого сигнала.
Олин Латроп
2
Реально: Если вы попытаетесь расширить АЦП, каскадируя их так, чтобы второй измерял 1-битный диапазон большего, тогда точность первого должна быть такой же, как и весь результат. например, за 8-битным АЦП следует 8-битный АЦП, который имеет диапазон одного бита от оригинала, тогда ТОЧНОСТЬ АЦП высокого порядка должна составлять 16 битов, даже если его разрешение составляет всего 8 битов.
Рассел МакМахон
5
@OlinLathrop - его требования не меняются, он уточняет вопрос на основе отзывов. Это нормально, особенно для нового пользователя.
Ракетный магнит
Когда вы говорите, что низкочастотный компонент изменяется «медленно», можете ли вы быть более конкретным? 0,1 Гц обычно считается «медленным», но будет трудно (невозможно?) Отделить ваш высокочастотный компонент 0,01-10 Гц.
Фотон
Поскольку вы отказываетесь сотрудничать, остается лишь закрыть вопрос. Я задал несколько конкретных вопросов, на которые вы не все ответили. Низкая частота, являющаяся «средней» и изменяющаяся «медленно», все еще ничего нам не говорит. Другие вы игнорировали полностью. Вы должны ответить на ВСЕ вопросы, а не только на то, что вы чувствуете или то, что вы считаете актуальным. Вы не в состоянии судить, что имеет значение. Эта игра "20 вопросов" является отягчающей.
Олин Латроп

Ответы:

4

Это очень хорошая идея. В BioTac тактильные датчики от Syntouch делают это очень то же самое. Внутри них есть датчик давления, который фиксирует как низкочастотную часть сигнала со скоростью около 50 сП, так и высокочастотные компоненты, усиленные и дискретизированные при 2000 сП. Это прекрасно работает.

Тем не менее, я не знаю, можете ли вы на самом деле объединить эти два сигнала, чтобы создать более высокое разрешение, т.е. больше битов. Вы можете сделать это с некоторой умной обработкой сигнала, но это не будет тривиальным.

Еще один способ увеличить разрешение АЦП - передискретизация . Если вы возьмете 16 12-битных выборок (и при условии, что есть хотя бы один LSB шума), тогда вы действительно увеличите эффективное разрешение.

Rocketmagnet
источник
4

Возможно, вы могли бы подать необработанную форму сигнала на 1 канал АЦП, а затем использовать ЦАП, управляемый вашим микроконтроллером (или другим устройством, на котором работает ваш алгоритм), чтобы вычесть низкочастотный компонент, а затем усилить остаточный сигнал на 2-й канал АЦП. ЦАП может быть даже ЦАП с дельта-сигмой.

Я думаю, что это дало бы вам лучшие результаты, чем если бы вы использовали аналоговый фильтр верхних частот, потому что передаточная функция необработанного ввода во 2-й канал была бы более легко охарактеризована, если бы была выполнена в цифровом виде, по сравнению с неизвестной (и потенциально изменяющейся) передаточной функцией аналог.

Но трудно сказать без знания частотного содержания + другие требования.

Джейсон С
источник
2

Это не имеет большого смысла. Так как вы, очевидно, заботитесь только о высоких частотах, почему бы просто не подать на A / D сигнал, отфильтрованный верхними частотами? Ничто в вашем описании не объясняет, почему вы хотите посмотреть на сигнал низкой частоты. Подача этого в A / D не принесет ничего полезного.

Если две частоты достаточно близки друг к другу, так что их аппаратное разделение будет затруднено, тогда можно поместить композитный сигнал в аналого-цифровой и отфильтровать цифровым способом. Тем не менее, аналого-цифровой преобразователь должен иметь достаточное разрешение для малого сигнала, в то же время имея диапазон для большого медленного сигнала и выборки, достаточно быстрой для правильного представления быстрого сигнала. Это может быть невозможно.

Мы можем предложить что-то более конкретное, если вы укажете подробности амплитудного и частотного диапазона двух сигналов и с каким разрешением или отношением сигнал / шум вам нужно измерить быстрый сигнал.

Олин Латроп
источник
Извините, я забыл сказать, что мне нужно захватить и низкочастотный компонент.
DanW
@DanW - Вы можете отредактировать свой вопрос, чтобы добавить эту точку.
Ракетный магнит
0

Используйте пару полосовых фильтров с фиксированным усилением, настроенных так, чтобы они соответствовали центральной частоте каждого из двух компонентных сигналов. Подайте каждый отдельный сигнал на свой АЦП. Вуаля ... Работа сделана.

Инженер № 1
источник