|
|
  |
Нужен ПЗС фильтр., Где купить? Или сделать?! |
|
|
|
Dec 28 2005, 14:26
|

Adept
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 469
Регистрация: 6-12-04
Из: Novosibirsk
Пользователь №: 1 343

|
Цитата(nadie @ Dec 28 2005, 19:24)  есть ли у вас на вскидку оценка, во что выливается такой проект на FPGA? Имеется в виду минимальный набор софта и железа, который бы позволил собрать такой фильтр. Как я понимаю, необходим еще ADC на входе, но в этом случае обеспечить 60 dB, могут только 14 bit ADC, которые в настоящий момент имеют максимум 200 Ms/s скорость оцифровки. Мне трудно судить, т.к. не знаю конкретных требований и нюансов. Но соображения следующие: 14 бит АЦП, видимо, не нужен, согласен со Станиславом, что 12-битного должно хватить. Потом, не очень понял, зачем такие дикие скорости - 200 МГц? Полоса пропускания 12 МГц, подавление начинается от 16 МГц. Частоты сэмплинга должна быть по теории не ниже 32 МГц. Но это в пределе, конечно, надо иметь запас. Вот берем симулинковский Digital Filter Design, выбираем простейший Low-Pass FIR Equiriple, задаем Fpass = 12 MHz, Fstop = 16 Mhz Fs = 50 MHz, Apass = 0.5dB, Astop = 46 dB. Жмем на кнопу, получаем результат: 22 порядок и т.д (см файл f.fcf). При 50 МГц потоке, т.е. 20 нс на отсчет, вполне реализуемо на каком-нибудь Циклоне2 или Спартане3. В плане софта - обычный ПЛИСоводческий набор: синтезитор, симулятор, P&R и т.д., никакой экзотики. Как это ляжет на 20 каналов, наскидку сказать не берусь, надо сначала один канал до ума довести, потом уже тиражировать.
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленные файлы
f.txt ( 1.33 килобайт )
Кол-во скачиваний: 59
--------------------
«Отыщи всему начало, и ты многое поймёшь» К. Прутков
|
|
|
|
|
Dec 28 2005, 14:35
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(dxp @ Dec 28 2005, 17:26)  Потом, не очень понял, зачем такие дикие скорости - 200 МГц? Полоса пропускания 12 МГц, подавление начинается от 16 МГц. Частоты сэмплинга должна быть по теории не ниже 32 МГц. Но это в пределе, конечно, надо иметь запас. Вот берем симулинковский Digital Filter Design, выбираем простейший Low-Pass FIR Equiriple, задаем Fpass = 12 MHz, Fstop = 16 Mhz Fs = 50 MHz, Apass = 0.5dB, Astop = 46 dB. Жмем на кнопу, получаем результат: 22 порядок и т.д (см файл f.fcf).
При 50 МГц потоке, т.е. 20 нс на отсчет, вполне реализуемо на каком-нибудь Циклоне2 или Спартане3. В плане софта - обычный ПЛИСоводческий набор: синтезитор, симулятор, P&R и т.д., никакой экзотики. Как это ляжет на 20 каналов, наскидку сказать не берусь, надо сначала один канал до ума довести, потом уже тиражировать. В моем случае частота в 50 МГц не подойдет - нельзя забывать, что первая "зеркальная" полоса пропускания дискретной во времени системы лежит именно на частоте дискретизации, а на 50 - 10 = 40 МГц у меня еще недостаточное подавление мешающих сигналов входным фильтром, то есть будет иметь место "aliasing".
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Dec 28 2005, 15:22
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 648
Регистрация: 22-07-05
Пользователь №: 7 016

|
Цитата динамический диапазон идеального N-разрядного АЦП определяется как 6,02*N+1,5 (дБ). Реально, конечно, меньше, но 11-12 бит должно хватить. У меня достаточно много используется различных ADC, поэтому реально могу сказать, что чистые 60 dB получить на 12 bit очень и очень сложно, если понимать под динамическим диапазоном отношение максимального входного сигнала к уровню шума (иными словами time domain dynamic range). Если имеется в виду динамический диапазон во frequency domain, то тогда это возможно, но зависит от длины используемого FIR filter. Может я ошибаюсь, но описанный вами подход используется в спектральных анализаторах, например Agilent, реализовано на FPGA
|
|
|
|
|
Dec 28 2005, 15:56
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 897
Регистрация: 21-02-05
Из: Украина
Пользователь №: 2 805

|
Цитата(Stanislav @ Dec 28 2005, 16:22)  Да, АЦП нужен, но насчет 14-ти бит Вы явно загнули. Для справки: динамический диапазон идеального N-разрядного АЦП определяется как 6,02*N+1,5 (дБ). Реально, конечно, меньше, но 11-12 бит должно хватить...
... Задача к настоящему времени решена в общем-то типично - используются дорогостоящие ПАВ фильтры на ПЧ приемника с более-менее приемлемыми характеристиками. Хотелось бы удешевить систему путем преобразования несущей сразу в нулевую частоту, но загвоздка в НЧ фильтрах с определенными характеристиками. В этом случае не проходит ни чистый аналог, ни цифирь, а вот на ПЗС такое впечатление, что должно получиться (хотя, сведений о том, чтобы кто-нибудь так делал, у меня не имеется). Сигнал двуполярный, поэтому в формулу для динамического диапазона должно входить не N, а N-1. А почему, собственно, Вы считаете, что будет дешевле реализация фильтрации в цифре? И что является выходом Вашего устройства - цифра или аналог? Если цифра, то сам Бог велел сразу обработку в ней и делать, а если аналог, то подумать надо...
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 00:03
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(Lonesome Wolf @ Dec 28 2005, 18:56)  Сигнал двуполярный, поэтому в формулу для динамического диапазона должно входить не N, а N-1. Это через почему? Как полярность может влиять на динамический диапазон? Посмотрите, например, вот сюда. Ссылка взята наугад. Как объяснить такое отношение С/Ш? Цитата(Lonesome Wolf @ Dec 28 2005, 18:56)  А почему, собственно, Вы считаете, что будет дешевле реализация фильтрации в цифре? И что является выходом Вашего устройства - цифра или аналог? Если цифра, то сам Бог велел сразу обработку в ней и делать, а если аналог, то подумать надо... Из предыдущего обсуждения следует, что я не считаю реализацию в цифре дешевле аналога. Более того, ПЗС фильтр является все же по сути дискретным во времени аналоговым. Выход его - также аналог, который потом дискретизируется по уровню. "Честная" же цифровая реализация фильтра, повторюсь, не представляется сейчас возможной. Цитата(nadie @ Dec 28 2005, 18:22)  Цитата динамический диапазон идеального N-разрядного АЦП определяется как 6,02*N+1,5 (дБ). Реально, конечно, меньше, но 11-12 бит должно хватить. У меня достаточно много используется различных ADC, поэтому реально могу сказать, что чистые 60 dB получить на 12 bit очень и очень сложно, если понимать под динамическим диапазоном отношение максимального входного сигнала к уровню шума (иными словами time domain dynamic range)... А это как тогда понимать? Или это?  Бывают и получше... Если же у Вас не получается нормального для АЦП отношения С/Ш, это говорит о недостаточно качественной схемотехнической реализации Ваших устройств. Потери могут также возникнуть во входном тракте, а также в проводах.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 08:59
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 648
Регистрация: 22-07-05
Пользователь №: 7 016

|
Programmable FIR Filter существуют, но с такими параметрами это стоит порядка 5 k$ на канал, если речь идет о real time.
Я не занимаюсь разработкой плат, я использую и порой тестирую те, что производятся достаточно уважаемыми производителями Gage, NI, Pentek на основе упомянутух здесь ADC производства Analog, TI. IMHO, Существует удобная производителям сумятица в методе определения SNR. Большинство производителей используют frequency domain, в котором SNR зависит от длительности сигнала, или другими словами частотного разрешения спектра. Уровень шума (в dBm) в FFT спектре у вас до определенного разрения обратно пропорционален разрешению.
Эта проблема SNR решена наиболее корректно в спектральных анализаторах, где приводится уровень шума для заданной полосы частот
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 09:54
|
Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 130
Регистрация: 25-03-05
Из: Edinburgh,UK
Пользователь №: 3 683

|
Цитата(Stanislav @ Dec 28 2005, 14:22)  Цитата(dxp @ Dec 28 2005, 17:07)  Ну, эт Вы зря. FPGA'хи есть такие монстровые, что туда можно десяток пней впихнуть. Только стОят они тоже как самолет  , и компилять такие объемы я бы не желал.  Возможно, это и так, но от этого не легче. Задача к настоящему времени решена в общем-то типично - используются дорогостоящие ПАВ фильтры на ПЧ приемника с более-менее приемлемыми характеристиками. Хотелось бы удешевить систему путем преобразования несущей сразу в нулевую частоту, но загвоздка в НЧ фильтрах с определенными характеристиками. В этом случае не проходит ни чистый аналог, ни цифирь, а вот на ПЗС такое впечатление, что должно получиться (хотя, сведений о том, чтобы кто-нибудь так делал, у меня не имеется). А если использовать mix-mode switched-capacitor or switched-current реализацию. Switched-capacitor фильтры будут давать очень точную характеристику, частоты вполне реалезуемые. Подобнaя идея используется Anadigm in their FPAA (http://www.anadigm.com). Частоты у них правда меньше, но ежели ASIC делать можно выйти и на эти частоты.
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 11:12
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(nadie @ Dec 29 2005, 11:59)  Programmable FIR Filter существуют, но с такими параметрами это стоит порядка 5 k$ на канал, если речь идет о real time. Простите, но мы с Вами как будто на разных планетах живем. А это тогда что? Восемь каналов, да еще с NCO и цифровым квадратурным демодулятором каждый! А вот это, шестиканальное, вообще с АЦП поженили. Однако, мне все же не подойдет по цене, потреблению и функциональности.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 11:53
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(MosAic @ Dec 29 2005, 10:46)  Это крутая задачка. Здорово было бы найти ПЗС, но и цифру сбрасывать со счетов не стоит. Есть же специализированные фильтры. Вот например у Intersil линейка: HSP43124, HSP43168, HSP43216, HSP43220. У TI наверняка есть что-то подобное. Не стал разбираться подробно с применимостью к Вашей задаче, это всего лишь направление, где можно поискать - Programmable FIR Filter. К сожалению, имею маловато опыта в этой области чтобы давать обстоятельные советы  Спасибо за ссылочки, но все же не совсем то. Вот если бы их еще с АЦП 9-10ти разрядным поженили, частоту подняли и потребление снизили, да кол-во выводов уполовинили, тогда было бы что надо. Вот тут мысль еще пришла: а нельзя ли принцип сигма-дельта АЦП сюда прикрутить?! Как альтернативу ПЗС? Правда, частота выборки с-д модулятора и прореживающего фильтра должна быть очень высокой - сотни МГЦ, но ведь сегодня это не столь уж большая проблема. Зато структура фильтра будет очень простой, и ее реализация в ASICе будет возможна... Цитата(nadie @ Dec 29 2005, 14:26)  Разница в том, что вы приводите цены Analog для одной микросхемы, я привожу цены готовых к использованию плат с интерфейсом позволяющим задавать параметры FIR filter, а это две совершенно разные планеты. Простите, если неправильно понял Вас, но мне нужна именно микросхема (или даже решение, которое может быть использовано при проектировании функционального блока внутри чипа).
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 12:03
|

Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 139
Регистрация: 29-10-05
Пользователь №: 10 248

|
Цитата(Stanislav @ Dec 29 2005, 14:53)  Спасибо за ссылочки, но все же не совсем то. Вот если бы их еще с АЦП 9-10ти разрядным поженили, частоту подняли и потребление снизили, да кол-во выводов уполовинили, тогда было бы что надо. Не могу настаивать, но попробуйте спросить гугла про "Programmable FIR Filter". А можно еще попробовать добавить "ADC". Вы хорошо знаете свою задачу и легко определитесь насколько подходящие вылезут результаты. Мне показалось, что это вполне перспективно. Конечно согласен, что если бы всплыло решение на ПЗС... но 22 порядок фильтра... сомнительно. Если что-то встречу - Вы будете первый, кто об этом узнает
--------------------
Чем могу... Удачи!
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 12:35
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(MosAic @ Dec 29 2005, 15:03)  . Не могу настаивать, но попробуйте спросить гугла про "Programmable FIR Filter". А можно еще попробовать добавить "ADC". Вы хорошо знаете свою задачу и легко определитесь насколько подходящие вылезут результаты. Мне показалось, что это вполне перспективно. Да-да, спасибо, как раз сейчас этим и занимаюсь. Цитата(MosAic @ Dec 29 2005, 15:03)  Конечно согласен, что если бы всплыло решение на ПЗС... но 22 порядок фильтра... сомнительно. Если что-то встречу - Вы будете первый, кто об этом узнает  32-й порядок, но нерекурсивный фильтр. Однако, посмотрите какие штуки люди делают... За информацию же - огромное спасибо.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Dec 29 2005, 12:38
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 897
Регистрация: 21-02-05
Из: Украина
Пользователь №: 2 805

|
Цитата(Stanislav @ Dec 29 2005, 02:03)  Цитата(Lonesome Wolf @ Dec 28 2005, 18:56)  Сигнал двуполярный, поэтому в формулу для динамического диапазона должно входить не N, а N-1. Это через почему? Как полярность может влиять на динамический диапазон? Посмотрите, например, вот сюда. Ссылка взята наугад. Как объяснить такое отношение С/Ш? Цитата(Lonesome Wolf @ Dec 28 2005, 18:56)  А почему, собственно, Вы считаете, что будет дешевле реализация фильтрации в цифре? И что является выходом Вашего устройства - цифра или аналог? Если цифра, то сам Бог велел сразу обработку в ней и делать, а если аналог, то подумать надо... Из предыдущего обсуждения следует, что я не считаю реализацию в цифре дешевле аналога. Более того, ПЗС фильтр является все же по сути дискретным во времени аналоговым. Выход его - также аналог, который потом дискретизируется по уровню. "Честная" же цифровая реализация фильтра, повторюсь, не представляется сейчас возможной. Один разряд знаковый т.е. N битный АЦП превращается в +/-(N-1) бит. Это означает, что динамический диапазон в идеале будет 20*log(2^(N-1)) - без усреднения. Как я понял - "дискретится сигнал" уже не в Вашей системе? По-моему - классическач задача построения цифрового приемника. Однако, если Вы обратите внимания на часто приводимые очень высокие параметры таких устройств, то обнаружите, что полоса в них достаточно узкая. Во-вторых, задачи нам приходится решать похожие, и только сейчас прорисовывается схема цифрового приема - и для обеспечения режекции зеркалки нужна весьма нетривиальная фильтрация на входе - я подумываю о ПАВ-ах! До сих пор применялся аналоговый ФД с полосой порядка 15 МГц и ФНЧ с характеристикой Бесселя на выходе 5-7 порядок. - Дальнейшая фильтрация производилась в цифре и требовала весьма скромных ресурсов. Этакое комбинированое решеньице.
Сообщение отредактировал Lonesome Wolf - Dec 29 2005, 14:00
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|