Добрый день!
Задача измерять несколько(а именно 4) каналов. Сигнал которых имеет такие особенности - постоянная составляющая 10-20В и меняется с небольшой скоростью ~0,5 В/мс. Однако сигнал имеет еще и пилообразную переменную(частота 5-10 кГц) составляющую размахом 0,05-0,2% от постоянной. Задача измерять усредненный(по какому критерию не столь важно - цифровой обработкой подстроимся) уровень сигнала с точностью 0,1% на интервале около 100мкс. И это все на нашей комплектации*)
Если использовать наши(да и импортные) последовательные 12 битные АЦП то выходит что только суммарная интегральная+дифференциальная погрешность выходит +-3 младших бита, а это уже 0,075%, и это без учета шума, погрешности опорника, -60...+85... итд... Да еще и таких нужно целых 4 штуки...

Нашел такую микруху у Миландра 1986ВЕ4У(http://milandr.ru/uploads/Products/product_276/spec_1986BE4.pdf) - 8 отдельных 24 битных сигма-дельта АЦП + проц в одном корпусе. К сожалению никогда не работал с сигма-дельта АЦП, но основы этого типа АЦП несколько представляю...

Однако есть подозрение что Миландровские АЦП не справятся с задачей, просто не успеют каждые 100мкс выдать результат именно за последние прошедшие 100 мкс, а будут выдавать усредненный результат за более большое время к примеру за 1 мс.

Все таки не очень уверенно чувствую себя в сигма-дельта АЦП, подскажите пожалуйста есть ли смысл решать мою задачу именно им, и помогите пожалуйста понять на что максимум по скорости можно вытянуть из АЦП в 1986ВЕ4У...

Спасибо!

Сообщение отредактировал Quantum1 - Oct 15 2014, 17:51

Предлагаю для начала отвлечься от "наших/импортных АЦП" и посмотреть на задачу вот с какой стороны. В 100мкс будет укладываться 0.5...1 период пилы. Если нет синхронизации интервала усреднения с периодом пилы, то будут появляться биения.

Далее. Сигнал уровня 10-20 вольт со скоростью до 0.5В/с изменится на 0.1% за время не менее 20мс. Делать интервалы усреднения меньше, чем 20мс бессмысленно. А за 20мс усреднения подавление частоты 5кГц будет 40дБ, т.е. мешать не будет вообще.

вы не много ошиблись не 0.5В/с... а !0.5В/мс! .... если бы было 0.5В/с вопросов не было вообще*) т.е скорость изменения иммеет один порядок с биениями.

Синхронизации с пилой непосредственно нет... т.е. вы правы биения будут но от них не уйти, а значит их обработку сделаем уже програмно...

Сообщение отредактировал Quantum1 - Oct 16 2014, 02:50

Частота следования импульсов тактовых сигналов fС_ADC_D = 4МГц, Частота дискретизации, fNADCO = fС_ADC_D/128 (стр. 328)
на бОльших скоростях, будет меньшее разрешение

Так не склеивается левое с правым все равно. За 100мкс при 0.5В/мс будет изменение в 50мВ, что есть 0.5% от сигнала.




Только вот каким образом?

Вероятно ошибся... скорость изменения сигнала не более 0,1-0,2% на 100мкс
при переменной составляющей - пиле 0.05-0,2%



В принципе можно допустить что бы АЦП показывал любое значение из этого интервала переменой составляющей



насколько я понимаю работу сигма-дельта АЦП, к ним нельзя относится как к скоростным последовательным, которые дают правильные измерения уже на 2-3(а если дать устояться внутренним емкостям АЦП то и с первого) отсчет после начала работы или резкого изменения сигнала. Для сигма-дельта требуется гораздо большее число отсчетов. Т.е. 4МГц/128 = 31250кГц т.е. 32мкс на один отсчет ... или всего лишь 128 тактов передискретизации(т.е. всего 128 нулей или единиц)... может я что то не понимаю, но ведь это слишком мало для получения точности единичного отсчета больше чем 7-бит, да еще там куча фильтров всяких...
т.е. я хочу сказать что в сигма-дельта за 2-3 отсчета не удастся измерить точное значение, а для последовательных в пределах его погрешности измерения можно.
или я не верно воспринимаю работу сигма-дельта...

Сообщение отредактировал Quantum1 - Oct 17 2014, 17:45

Сигма-дельта относится к усредняющим АЦП, это верно. Но его показание - это усреднённое значение за время измерения. Так что если в этот период было резкое изменение сигнала, то он отобразит правильное значение. Не то, что было до изменения, и не то, что - после. А среднее. Поэтому не нужно ждать двух-трёх-четырёх циклов. Каждое из них верное. Проблема не в АЦП, а в том, что Вы хотите мерить.


Так Вам и аппаратное усреднение не нужно. Возьмите SAR и обрабатывайте поток как хотите.

как раз очень нужно. это идеальный случай. Это я уж от безысходности*)



Т.е. я правильно понял что из описания на 1986ВЕ4У можно сделать вывод что от АЦП я буду получать каждый 32мкс "правильный" усредненный отсчет о сигнале за последние прошедшие 32мкс. Но точность измерений или точнее ENOB при таком режиме производителем не приводится т.е. нужно трясти его. Я верно понимаю?

Кстати о применении к моей задаче последовательных АЦП я написал в топике темы.

Сообщение отредактировал Quantum1 - Oct 17 2014, 19:18

Каком "таком" режиме? Это штатный режим. Но о конкретной микросхеме Миландра ничего сказать не могу...

В этом тексте что именно имеется в виду под <если в этот период было резкое изменение сигнала, то он отобразит правильное значение> ?

Например сигнал резко изменился (ещё вопрос что такое "резко"),и допустим 12-ти битная сигма-дельта отобразит правильно,то есть с 12-ти битной точностью, усреднённое значение ? Крайне сомнительно...

Принцип работы именно сигма-дельты подразумевает не только предельную на настоящее время точность,но и то,что эта точность прямо связана с количеством отсчётов - ежели угодно "медленный набор точности". И 24 битный АЦП при Filter Notch в десятки герц превращается в 12-битный всего на 1 кГц

Почему сомнительно? Сигма-дельта на то и сигма дельта, чтобы суммировать разности. В итоге получаем усреднённое значение. Подозреваю, заковыка в том, что люди ждут от АЦП показаний, соответствующих установившейся величине сигнала. Когда изменения не синхронизированы с sample rate, возникают "сюрпризы".

О фильтрах мы пока вообще не говорили...

Во-первых, неплохо бы объединить всё это с начальной темой — полгода с её необъяснимого покидания вполне тянут на творческий отпуск.

Во-вторых, задачу вполне можно решить стандартным набортным АЦП микроконтроллера, который, можно предположить, за полгода не изменился, и о котором только известно, что он у него есть, причём, в количестве двух штук — странно, что человек, с основной профессией программист, так скуп на описания, но предлагаю думать о них по умолчанию, т.е. как о 10-разрядных и 200 ksps.

Итак, сигнал смещать вольтодобавкой к нему, т.е. резистором и источником тока, во входной диапазон АЦП, которую периодически калибровать двухстадийным АЦП на защёлке таймера микроконтролллера.

В-третьих, провести ликбез с заказчиком на тему разницы между точностью и разрешением, хотя бы потому, что озвучиваемых в теме настолько точных опорных список МОП никогда не содержал, не содержит и вряд ли будет содержать — такие штуки всегда делались руками, как самостоятельные блоки под конкретные задачи. Ну и вообще, пора бы ему поразмыслить, зачем всё это нужно для такого примитива, как балансировщик, который давно можно было десяток раз разработать на обыкновенных транзисторах, и уж точно без каких-либо микроконтроллеров.

И в-чётвертых — нет никакого 1986ВЕ4У, и не известно, когда будет, и будет ли вообще.

Так в этом и проблема - разговор про <отображение правильного значения сигнала> с помощью именно сигма-дельты и забывая про фильтры Повторюсь : почему замечательные сигма-дельта 24-битные АЦП на десятках герц превращаются в 12-битные всего на 1 кГц ? Может всё дело в особенностях именно сигма-дельты ?

Ваша версия : <Сигма-дельта на то и сигма дельта, чтобы суммировать разности> ежели не забывать учитывать <синхронизацию с sample rate>. IMHO несколько упрощённый подход...

Крайне упрощённо про сигма-дельты :
ежели на выходе дельта-сигма преобразователя только 0 и 1, а воспроизвести нужно допустим 0,000 001 (для 120 дб), то сколько потребуется отсчётов? Есть мнение,что нельзя в 100 отсчётов затолкать точность больше чем 1/100 - как ни кодируй,потому как на выходе дельта-сигма только 1 бит. Это про математические возможности последовательности данной длины. И для заявленных 120 дб нужно 1 000 000 сэмплов ...

В любом случае особенности именно сигма-дельты таковы,что нельзя говорить про точность (или "правильность отображения") без "разговоров" про фильтры,частоты,и так далее... То есть пишу только про то,что именно иметь в виду под "отображением правильного значения при быстром изменением сигнала" (Ваш текст п.7 - <Так что если в этот период было резкое изменение сигнала, то он отобразит правильное значение>).

Это какая именно "быстрота" и какая именно "правильность" получится при этой "быстроте"

лестно конечно что вы так бдительно следите за моей деятельснотью...

во первых это две совершенно разные задачи... то что они где то там похожи друг на друга говорит только о том что они находятся только в одной области... во вторых каким образом вы определили что моя ОСНОВНАЯ профессия программист, очень странно, я всегда считал себя разработчиком аналоговой техники, программист как раз их меня достаточно слабый...

далее, 1986ВЕ4У уже заказаны демо-образцы и будут с они 5-ой в следующем году...

если нечего сказать кроме умничения или гадания на кофейной гуще... лучше промолчать наверное, правильно?



Согласен с каждым словом, только про фильтры забывать не надо, т.к. их куча уже встроена в 1986

Сообщение отредактировал Quantum1 - Oct 18 2014, 08:50

Две страницы прошлой темы ушли на выяснение наличия АЦП и безвестно канувший совет насчёт трансформатора. Эта тема в этом ничем от той не отличается.