|
|
  |
Как поднять разрешающую способность АЦП, с 10-разрядов до 12..16 разрядов |
|
|
|
Jun 29 2007, 14:08
|
Местный
  
Группа: Новичок
Сообщений: 210
Регистрация: 3-11-06
Пользователь №: 21 936

|
Цитата(GetSmart @ Jun 28 2007, 14:45)  Подскажите, знающие, при оцифровке быстро меняющегося сигнала АЦП последовательного приближения в непрерывном режиме искажения в результате чему равны? Как мне кажется они могут достигать величины изменения сигнала за период преобразования. Я прав или нет?
Предлагаю обсудить следующий алгоритм. На прикреплённом рисунке элементы R2 и C2 и дискретный вывод процессора создают пилообразный сигнал амплитудой 1 МЗР 10-битного АЦП. Для этого на выводе процессора в течении 8 периодов преобразования АЦП находится 1, а следующие 8 периодов - 0. Пила получается почти идеальная. Далее через C1 пила подмешивается к измеряемому сигналу. Сразу скажу, что схема нарисована максимально упрощённая, только для демонстрации принципа работы и её можно потом улучшить.
Теперь об алгоритме. В памяти процессора находится скользящий буфер из 16 элементов. После каждого измерения программа точно знает какой добавочный уровень сигнала в данный момент имеет C2. И при чтении значения из АЦП из него вычитается это значение и ложится в скользящий буфер. Для более точного результата нужно ещё добавлть 0.5. Так вот, после 16 измерений пила пройдёт свой полный период и заполнится весь скользящий буфер. После этого можно будет узнать результат среднего напряжения, поданного на АЦП за 16 периодов измерения, и сдвинутого во времени (фазе) на 8 периодов. Причём результат будет на 3 разряда (как минимум) точнее разрядности АЦП. При хорошем раскладе даже на 4 разряда. То есть повышение разрядности лучше чем корень из N при подмешивании белого шума. Далее, после каждого нового измерения АЦП можно обновлять результат. Всё это можно промоделировать как для идеального безшумного сигнала, так и неидеального.
Пример с расчётами приведу достаточно простой. Допустим на входе АЦП идеальный постоянный сигнал величиной 100.2 МЗР. Будем считать, что АЦП выдаёт на выходе 100 когда на входе напряжение в диапазоне 100.00..100.99. Без дополнительной схемы АЦП будет выдавать всегда значение 100. Если же к нему примешать пилу 1МЗР (-0.5..+0.5), то АЦП из 16 измерений будет выдавать 3 измерения по 99, 10 измерений по 100, и снова 3 по 99. В скользящий буфер занесутся числа: (0.5 добавляется постоянно) 99.5+0.5 99.5+0.375 99.5+0.25 100.5+0.125 100.5+0 100.5-0.125 100.5-0.25 100.5-0.375 100.5-0.5 100.5-0.375 100.5-0.25 100.5-0.125 100.5-0 99.5+0.125 99.5+0.25 99.5+0.375 Если найти среднее арифметическое в этом буфере, то оно будет равно 100.125. Что как раз находится в диапазоне дополнительных 3 бит перед запятой = 100.125..100.249. Интеграл от пилы (который добавлялся к измеренным значениям) равен 0 и на результат не влияет. Прошу прощения - случайно нажал отправить
Сообщение отредактировал -=ВН=- - Jun 29 2007, 14:23
|
|
|
|
|
Jun 29 2007, 18:11
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 041
Регистрация: 10-01-05
Из: Москва
Пользователь №: 1 874

|
Цитата(rezident @ Jun 29 2007, 18:15)  С зарубежными АЦП параллельного преобразования я не работал. А из отечественных навскидку пожалуй только К1107ПВ1 и К1107ПВ2 назову. Стабильность показаний цифрового выхода в них естественно регистровой синхронизацией обеспечивается. Насколько я помню, там как минимум два параллельных регистра друг за другом включены. И данные, соответствующие текущему входному сигналу, на выходе только на второй или на третий тактовый импульс появляются. Залез в советский справочник. К1107ПВ1. Никакой не R-2R. Цепочка резисторов. 63 компаратора, шифратор, регистр. При этом на структурной схеме вход клока почему-то проведен также и до цепочки компараторов.) К1107ПВ1. Также написано, что это параллельный АЦП. По нарастающему фронту тактового импульса запоминается аналоговый сигнал с задержкой 10-15 нс. По спадающему - производится кодирование. По следующему нарастающему - производится запись в выходной регистр. Так написано в справочнике. Такой вот конвейер. Разумно предположить, что структура этого АЦП подобна К1107ПВ1, только больше компараторов, и запоминание уровня входного сигнала осуществляется в самих компараторах - это триггеры, сваливающиеся в одно из устойчивых состояний в заданное время. Так что, никакие это не параллельные R-2R.
--------------------
Пишите в личку.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Jan 23 2008, 08:57
|
Guests

|
Когда-то делал моделирование повышения разрядности АЦП добавлением шума.
|
|
|
|
|
Jan 23 2008, 10:29
|
Бывалый
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 584
Регистрация: 7-08-07
Пользователь №: 29 615

|
Цитата(GetSmart @ Jan 23 2008, 13:13)  Разумеется, на не очень быстро меняющемся сигнале. Принцип такой. Чем больше период, тем больше разрядов можно вытащить. И наоборот. Понятно, что входной сигнал должен быть все более и более похож на постоянный уровень. Можно наверное доказать, что произведение количества разрядов на полосу пропускания в квадрате... PS. Это для больших ученых.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Jan 23 2008, 13:11
|
Guests

|
Цитата(GetSmart @ Jan 23 2008, 13:13)  Я это к тому написал, что дрожание сетчатки мухи не очень-то на шум похоже. Скорее это (более-менее) синусоидальное дрожание, то есть плавное и периодическое. Именно так можно получить максимальное увеличение разрядности. Разумеется, на не очень быстро меняющемся сигнале. Природа не терпит периодичности и детерминированности. Как-то читал, что в биологических системах ( мухе - туда же), в случае навязывания внешнего периодического сигнала тем или иным способом, все равно возникают внутренние преднамеренные сбои, исключающие раскачку системы. Скорее всего, дрожание сетчаток - случайный процесс с нулевым мат.ожиданием и некоторой корреляционной функцией.
|
|
|
|
Guest_TSerg_*
|
Jan 29 2008, 06:55
|
Guests

|
Цитата(GetSmart @ Jan 23 2008, 16:35)  В корне не верно. Дрожание глаз, как и всей мухи происходит из-за взмахов крыльев. То есть строго периодично и монотонно. У каждого - свой корень. Летали на мухе ? Измеряли стабильность частоты взмахов ? Замеряли синхронизацию глаз и крыльев ? Сильно сомневаюсь.. То, о чем я написал, выявил еще Павлов на собаках на беговой дорожке. Будете с ним спорить ? Что же касается теории хаотических систем, то выявлено, что в системе с квазипериодической синхронизацией может возникать "странный нехаотический аттрактор", что рассматривается как сценарий разрушения синхронизации.
|
|
|
|
|
Jan 30 2008, 09:56
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 450
Регистрация: 21-12-06
Пользователь №: 23 757

|
Цитата(Oldring @ Jun 29 2007, 21:11)  Залез в советский справочник. К1107ПВ1. Никакой не R-2R. Цепочка резисторов. 63 компаратора, шифратор, регистр. При этом на структурной схеме вход клока почему-то проведен также и до цепочки компараторов.) К1107ПВ1. Также написано, что это параллельный АЦП. По нарастающему фронту тактового импульса запоминается аналоговый сигнал с задержкой 10-15 нс. По спадающему - производится кодирование. По следующему нарастающему - производится запись в выходной регистр. Так написано в справочнике. Такой вот конвейер. Разумно предположить, что структура этого АЦП подобна К1107ПВ1, только больше компараторов, и запоминание уровня входного сигнала осуществляется в самих компараторах - это триггеры, сваливающиеся в одно из устойчивых состояний в заданное время. Так что, никакие это не параллельные R-2R.  Тоже с некоторым изумлением увидел это название. К SAR АЦП это еще можно как то приделать, если там используется R-2R ЦАП (а не АЦП!), но все равно не очень удачно. К параллельному АЦП это никакого отношения не имеет. Скорее там 2^N*R АЦП
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|