помогите с АЦП, Ггц что с ними делать Опции

[wen113]

Добрый день.
Хотел обратится за помощью. Настигла меня недавно задача сделать аналого-цифровой преобразователь причем входной сигнал просто что-то, ума не приложу что делать. 1Ггц до 10 Ггц коаксиальной линии...сигнал периодический
я далеко не спец в этом, но как я понял ацп с такими частотами просто или нет вообще или если есть, то достать их невозможно.
Находил информацию, что периодический сигнал можно разбить на равные промежутки, скажем с тактом 100 Мгц и пройти их последовательно, но это всеравно 100 проходов! бредовая идея? Или поставить перед входом ацп что-то на подобии смесителя? но какой? проштудировал кучу материала, но видно или не там ищу или просто в упор не вижу и не понимаю.
на выходе Usb порт, который тоже не способен передать сигнал такой частоты

Сообщение отредактировал wen113 - Oct 25 2012, 17:56

[vetal]

Для периодических сигналов читайте по принципам работы стробоскопических осциллографов

[sifadin]

Добрый день.
Хотел обратится за помощью. Настигла меня недавно задача сделать аналого-цифровой преобразователь причем входной сигнал просто что-то, ума не приложу что делать. 1Ггц до 10 Ггц коаксиальной линии...сигнал периодический
я далеко не спец в этом, но как я понял ацп с такими частотами просто или нет вообще или если есть, то достать их невозможно.
Находил информацию, что периодический сигнал можно разбить на равные промежутки, скажем с тактом 100 Мгц и пройти их последовательно, но это всеравно 100 проходов! бредовая идея? Или поставить перед входом ацп что-то на подобии смесителя? но какой? проштудировал кучу материала, но видно или не там ищу или просто в упор не вижу и не понимаю.
на выходе Usb порт, который тоже не способен передать сигнал такой частоты

Может быть 10ть 100 МГц АЦП, включенных через линии задержки разной длины на 0, 1...9нс
а перед измерениями калибровать - пропускать эталонный сигнал и использовать для калибровки
насчет USB - либо накапливать и сливать, либо использовать сжатие - дельта модуляцию нпример

Сообщение отредактировал sifadin - Oct 25 2012, 19:23

[khach]

10 ГГц в "домашних" условиях- это только на CRT трубе от СВЧ осциллографа- веб-камера или фотоаппарат тупо смотрят на люминофор. Для ОЧЕНЬ периодического сигнала можно использовать строб-смесители от СВЧ частотометров, но этот метод подходит только для сигнала, у которого временные характеристики не меняются в течении сотен-тысяч периодов сигнала. Т.е клоки, цифровую передачу таким образом зарегестрировать можно, а вот короткую пачку импульсов- нет.

[Serhiy_UA]

...Находил информацию, что периодический сигнал можно разбить на равные промежутки, скажем с тактом 100 Мгц и пройти их последовательно, но это всеравно 100 проходов! бредовая идея? ...

Нет, не бредовая. Широко ипользуется, в частности, в измерителе мощности СВЧ-сигналов, а также формы огибающией зондирующих сигналов. Метод называется -Random Repetitive Sampling (RSS). Тип прибора ML2495A.
См. также http://electronix.ru/forum/index.php?showt...=101875&hl=

[domowoj]

Не знаю как на 10Ггц, а на 1Ггц есть- AT84AD001B,
но нужно вспомнить теорему Котельникова, чтобы узнать информацию о сигнале
частота дискретизации АЦП должна быть выше максималной частоты сигнала
как минимум в ТРИ раза.
А почему бы вам не сместить ваш спектр сигнала вниз
с помощью смесителя и гетеродина и оцифровать
сигнал с помощью менее скоростного АЦП.
(КстатИ, работа с СВЧ требует специфических знаний и навыки.)

[rloc]

Настигла меня недавно задача сделать аналого-цифровой преобразователь причем входной сигнал просто что-то, ума не приложу что делать. 1Ггц до 10 Ггц коаксиальной линии...сигнал периодический

Ну раз никаких параметров не указано, ради хохмы можно предложить HMCAD5831LP9BE - 26 ГГц тактовая, 20 ГГц полоса. То, что надо.

[ivanoffer]

Не знаю как на 10Ггц, а на 1Ггц есть- AT84AD001B,
но нужно вспомнить теорему Котельникова, чтобы узнать информацию о сигнале
частота дискретизации АЦП должна быть выше максималной частоты сигнала
как минимум в ТРИ раза.

Считал, что достаточно в два раза.

А почему бы вам не сместить ваш спектр сигнала вниз
с помощью смесителя и гетеродина и оцифровать
сигнал с помощью менее скоростного АЦП.
(КстатИ, работа с СВЧ требует специфических знаний и навыки.)

Знать бы полосу сигнала. Если, например, 1ГГц, то особо легче не станет.

[_Anatoliy]

Знать бы полосу сигнала. Если, например, 1ГГц, то особо легче не станет.

high speed ADC

[ViKo]

но нужно вспомнить теорему Котельникова, чтобы узнать информацию о сигнале
частота дискретизации АЦП должна быть выше максималной частоты сигнала
как минимум в ТРИ раза.

Это ваша вольная интерпретация теоремы.
Нужно выше в 2 раза, и не максимальной частоты, а полосы.

[domowoj]

Это ваша вольная интерпретация теоремы.
Нужно выше в 2 раза, и не максимальной частоты, а полосы.

Да, забыл, ошибочка вышла.
Просто сам я всегда перезакладывался.

[ledum]

Просто сам я всегда перезакладывался.

Пусть и не в три раза, но я тоже всегда перезакладываюсь. Фильтры на нужный Найквист - большая проблема. 180 тактовая, а полосу приходится 72МГц делать, 90 тактовая - 38МГц полоса фильтра - иначе не выфильтровать завороты.

[Herz]

Нужно выше в 2 раза, и не максимальной частоты, а полосы.

Э-э-э... разве не верхней частоты, всё-таки? Так, вроде, пишут.
Об одной особенности теоремы Котельникова.

[ViKo]

Э-э-э... разве не верхней частоты, всё-таки?

Нет-нет, не верхней. То есть, если у вас сигнал с полосой 100 Hz на несущей 1 MHz, то вам достаточно >200 Hz АЦП.
Ну, а запас по частоте дискретизации, конечно, не помешает. Фильтр можно будет проще сделать, аналоговый, перед АЦП. А после АЦП - цифровой.

[ivanoffer]

Нет-нет, не верхней. То есть, если у вас сигнал с полосой 100 Hz на несущей 1 MHz, то вам достаточно >200 Hz АЦП.
Ну, а запас по частоте дискретизации, конечно, не помешает. Фильтр можно будет проще сделать, аналоговый, перед АЦП. А после АЦП - цифровой.

Хорошо. А если, допустим, сигнал с полосой 100 Гц на несущей 140 МГц, до достаточно также >200 Гц АЦП?
Я правильно понял Вашу мысль?

[V_G]

Хорошо. А если, допустим, сигнал с полосой 100 Гц на несущей 140 МГц, до достаточно также >200 Гц АЦП?
Я правильно понял Вашу мысль?

Совершенно правильно. Просто Вы будете в какой-то миллионной зоне Найквиста, и перед АЦП потребуется не ФНЧ, а полосовой с шириной полосы 100 Гц и большим затуханием вне полосы 200 Гц.
Ну, и АЦП будет работать хоть и редко, но схема выборки-хранения перед ним должна быть быстродействующая (на те самые 2X140 > 280 МГц).

[sifadin]

Нужно еще учитывать скоростные характеристики УВХ и полосу пропускания АЦП. АЦП для 200Гц будет неприемлимо для 100МГц.

Сообщение отредактировал sifadin - Oct 30 2012, 07:24

[Herz]

Нет-нет, не верхней. То есть, если у вас сигнал с полосой 100 Hz на несущей 1 MHz, то вам достаточно >200 Hz АЦП.

Да, где-то я у же об этом слышал, выглядит логично... Вот память к старости стала!

[ViKo]

По-английски называется undersampling.
http://www.analog.com/static/imported-file...346Section5.pdf

[V_G]

АЦП для 200Гц будет неприемлимо для 100МГц.

Пардон, а в чем его неприемлемость, если перед ним поставить шикарный УВХ, способный надолго запоминать амплитуду импульса длительностью порядка наносекунды?

[Herz]

По-английски называется undersampling.

Да, видел же! Спасибо, что напомнили.

[ReAl]

Нужно еще учитывать скоростные характеристики УВХ и полосу пропускания АЦП. АЦП для 200Гц будет неприемлимо для 100МГц.

И что значит «АЦП для 200 Гц» без уточнения «скоростных характеристик УВХ и полосы пропускания АЦП»? Без этого слова «АЦП для 200 Гц» просто бессмыслица в контексте обсуждения.
Ну не 200 Гц, но вот уже старенький AD9214-65
Тактовая макс 65 МГц, полоса 300 МГц, апертураня задержка 2 нс и rms джиттера 3 пикосекунды.
С картинкой нафиг 1. оно нужно

[Guest_TSerg_*]

Похоже народ уже совсем разучился отделять функциональные узлы и требования к их характеристикам для конкретной задачи от реальных микросхем.

[ledum]

С картинкой нафиг 1. оно нужно

В смысле? 3пс джиттера на 100МГц - это 9 бит эффективных. Бывает и похуже. Дык у него ив спецификации честно говорится - 8.9бит, не менее.
Но с другой стороны, шо за фильтр такой, который на 100МГц вырежет мне Найквист с полосой 200Гц. Хочу. Такой себе директ конвершн ресивер нашару.

Сообщение отредактировал ledum - Oct 30 2012, 10:38

[ViKo]

С картинкой нафиг 1. оно нужно

Если вы про конвейер, то - где-то годится, где-то нет. При обработке сигнала в реальном времени появится задержка. Если просто данных собрать - не имеет значения.
По остальным характеристикам - все хорошо.

[ReAl]

В смысле?

Ну я не конкретно о 200 Гц, а о том, что частота отсчетов ниже верхней частоты на входе не есть какой-то совершенно экзотикой. Даже случайно и даже у меня завалявшийся АЦП 10+ летней давности, в принципе, и под это тоже делался.

Если вы про конвейер, то - где-то годится, где-то нет.

Нет, я о том, о чём строкой выше. О том как на той картинке соотносится частота синусоиды на аналоговм входе с частотой импульсов тактирования и где расположены точечки семплов.

[ViKo]

Нет, я о том, о чём строкой выше. О том как на той картинке соотносится частота синусоиды на аналоговм входе с частотой импульсов тактирования и где расположены точечки семплов.

То есть, о субдискретизации? Тогда поправьте свое "нафиг"
Именно такой и должна быть картинка при субдискретизации. Критерию Найквиста (теореме Котельникова) не противоречит.
Поясню. На картинке показан чистый синус. Полоса у такого сигнала - нулевая. Можно оцифровать его с любой частотой, и все равно получим синус. Форму исходного сигнала мы восстановим.

[Myron]

То есть, о субдискретизации? Тогда поправьте свое "нафиг"
Именно такой и должна быть картинка при субдискретизации. Критерию Найквиста (теореме Котельникова) не противоречит.
Поясню. На картинке показан чистый синус. Полоса у такого сигнала - нулевая. Можно оцифровать его с любой частотой, и все равно получим синус. Форму исходного сигнала мы восстановим.

Это не так. Посмотрим на физику процесса. Как только начинается преобразование, синус должен быть "заморожен" во избежание ошибок преобразования. Значит, ето уде не синус с нулевой полосой - спектр такого сигнала расширяется. Я даже не говорю про конечный момент включения синуса. Т.е. спектр сигнала - не нулевой полосы. "Форму исходного сигнала" Вы восстановите, но с какой погрешностью и сложностью оборудования!

[Myron]

То есть, о субдискретизации? Тогда поправьте свое "нафиг"
Именно такой и должна быть картинка при субдискретизации. Критерию Найквиста (теореме Котельникова) не противоречит.
Поясню. На картинке показан чистый синус. Полоса у такого сигнала - нулевая. Можно оцифровать его с любой частотой, и все равно получим синус. Форму исходного сигнала мы восстановим.

Это не так. Посмотрим в общих чертах хоты бы на один аспект - на физику процесса оцифровки. Как только начинается преобразование, синус должен быть "заморожен" во избежание ошибок преобразования (выборка и хранение). Значит, это уже не синус с нулевой полосой - спектр такого сигнала расширяется. Я даже не говорю про конечный момент включения синуса. Т.е. спектр сигнала имеет ненулевую полосу.

[Tanya]

Полоса у такого сигнала - нулевая. Можно оцифровать его с любой частотой, и все равно получим синус. Форму исходного сигнала мы восстановим.

Читаю и глазам своим не верю...

[sifadin]

Пардон, а в чем его неприемлемость, если перед ним поставить шикарный УВХ, способный надолго запоминать амплитуду импульса длительностью порядка наносекунды?

УВХ загибающаяся ветвь эволюции.
А наносекунды это много.
Если синусоидальный сигнал с периодом 10нс, то с 1нс апертурным временем Вы получите усреднение за 1/10 периода, что эквивалентно 4х битному квантованию

Мне это слава богу делать не нужно. Но мне интересно такой подход может что-нибудь дать?
Или количеством не взять качества?

Может быть 10ть 100 МГц АЦП, включенных через линии задержки разной длины на 0, 1...9нс
а перед измерениями калибровать - пропускать эталонный сигнал и использовать для калибровки

[rloc]

УВХ загибающаяся ветвь эволюции.

Наоборот, активно развивающаяся ветвь. А стробоскопические осциллографы?

Update: еще один интересный пример УВХ - Picosecond Equivalent Time Sampling - частота семплирования максимум 10 МГц, а полоса 100 ГГц

Знать бы полосу сигнала. Если, например, 1ГГц, то особо легче не станет.

Или количеством не взять качества?

Можно, вся полоса разбивается на участки, смесителями переносится вниз, параллельно оцифровывается и далее математически восстанавливается в исходную широкую полосу. Пример тому - топовые осциллографы Lecroy, к новому году обещают 100 ГГц в реальном времени.

[ViKo]

Как только начинается преобразование, синус должен быть "заморожен" во избежание ошибок преобразования (выборка и хранение). Значит, это уже не синус с нулевой полосой - спектр такого сигнала расширяется.

Это ничего не меняет. Вы еще внутри АЦП процессы представьте... Вот спектру-то...

[Myron]

Это ничего не меняет. Вы еще внутри АЦП процессы представьте... Вот спектру-то...

Меняет то, что на практике о нулевом спектре у синуса еще до преобразования говорить не приходится.

[ViKo]

Меняет то, что на практике о нулевом спектре у синуса еще до преобразования говорить не приходится.

Так речь о теории была. На практике-то и синуса не бывает, всегда что-то рядом болтается, как сами знаете что с чем
Со входа мы "захватили" синус, а дальше - наши проблемы.
P.S. УВХ - это часть, относящаяся к АЦП, а не к сигналу. А про конечность жизни Вселенной мы когда-то уже говорили, наверное, с вами.

[Myron]

Так речь о теории была. На практике-то и синуса не бывает, всегда что-то рядом болтается, как сами знаете что с чем
Со входа мы "захватили" синус, а дальше - наши проблемы.

Да, да только предлагается эти проблемы расхлебывать инициатору темы.

P.S. УВХ - это часть, относящаяся к АЦП, а не к сигналу. А про конечность жизни Вселенной мы когда-то уже говорили, наверное, с вами.

Хорошо, что вспомнили

[ivanoffer]

Можно, вся полоса разбивается на участки, смесителями переносится вниз, параллельно оцифровывается и далее математически восстанавливается в исходную широкую полосу. Пример тому - топовые осциллографы Lecroy, к новому году обещают 100 ГГц в реальном времени.
[/quote]

Именно так и делают, потому как по другому и не получается. Однако это уже система достаточно внушительных габаритов с заоблочной
стоимостью. Такая разработка только для организаций, имеющих опыт, а не для начинающих. Настройка трактов напоминает танцы с бубном и
поиском виновных в появлении того чего нет на входе (паразиты, интермоды и т.п.). Однако, автору темы легче от этого не станет.

[Tanya]

Так речь о теории была. На практике-то и синуса не бывает,

Ну хорошо. Проверим Вашу теорию практикой.
Вот я (Ваш АЦП) Вам выдаю последовательность (-1)^n. Расскажите теперь про амплитуду и частоту. На входе был (и есть..) чистый... самый чистый синус в этом мире.

[ViKo]

Вот я (Ваш АЦП) Вам выдаю последовательность (-1)^n. Расскажите теперь про амплитуду и частоту. На входе был (и есть..) чистый... самый чистый синус в этом мире.

У вас случай кратных частот. Можно получить и более страшную последовательность, например, все единицы, или, о ужас, все нули!
Это перекликается с требованием, что частота дискретизации должна быть именно больше, чем в 2 раза, полосы сигнала, а ровно в 2 раза больше - нельзя.
Будем считать это исключительными случаями.

Чуть-чуть сдвиньте частоты - и форма будет восстановлена. Но, естественно, нужно знать, в каком из диапазонов (зон Найквиста тут говорят) был синус. Для того и фильтруется входной сигнал, чтобы ничто из других зон не лезло.

P.S. 100 Hz синус я не могу оцифровать с частотой 100 Hz. А 99@100, 101@100, 100@101... - могу.
P.P.S. Выглядит, как ересь...

[_pv]

Вот я (Ваш АЦП) Вам выдаю последовательность (-1)^n. Расскажите теперь про амплитуду и частоту. На входе был (и есть..) чистый... самый чистый синус в этом мире.

если бы оцифровали сигнал как просил Котельников, так чтобы на Fs/2 и выше в спектре сигнала ничего не было (что при двух точках на период не верно), то подставляйте вместо каждого отсчёта sin(x)/x с соотвествующей амплитудой - получится Ваш исходный сигнал.
а про синус нулевой частоты нельзя в полной мере сказать что это синус. поэтому и есть некие сложности с определением амплитуды у сигнала A*sin(0*t).
отойдите немного от Fs/2 и всё будет хорошо.

[Tanya]

Это перекликается с требованием, что частота дискретизации должна быть именно больше, чем в 2 раза, полосы сигнала, а ровно в 2 раза больше - нельзя.
Будем считать это исключительными случаями.

У меня же (теперь - у Вас...) нулевая ширина полосы. Как Вы и просили.
Что Вам не нравится?

[ViKo]

если бы оцифровали сигнал как просил Котельников, так чтобы на Fs/2 и выше в спектре сигнала ничего не было (что при двух точках на период не верно), то подставляйте вместо каждого отсчёта sin(x)/x с соотвествующей амплитудой - получится Ваш исходный сигнал.

В том и дело, что (-1)^n получится только при ровно двух выборках на период входного синуса. И восстановить его невозможно. Можно нарисовать кучу (бесконечное количество) синусов одной и той же частоты, но с разными амплитудами, проходящими через эти точки.

Что Вам не нравится?

Мне все нравится.

[Tanya]

В том и дело, что (-1)^n получится только при ровно двух выборках на период входного синуса. И восстановить его невозможно. Можно нарисовать кучу (бесконечное количество) синусов одной и той же частоты, но с разными амплитудами, проходящими через эти точки.

Нет, не только при двух...

Мне все нравится.

Так как же быть с очень узкой полосой, которая не оцифровывается?

[VCO]

2wen113: http://www.fujitsu.com/emea/news/pr/fseu-en_20090127.html

[ViKo]

Нет, не только при двух...
Так как же быть с очень узкой полосой, которая не оцифровывается?

Это был ответ для _pv, когда Fs > 2Fc.
Всего же такие последовательности получатся при Fs = Fc * (2/N), где N = 1, 3, 5...
Период дискретизации равен целому (и нечетному) количеству полупериодов сигнала. Как тут быть - никак! Я же сказал - это особые исключительные случаи. Из этого не следует, что нельзя использовать субдискретизацию.
Насчет же утверждения Fs > 2(BW) - это сомнению не подлежит. Тогда о чем разговор?

[Tanya]

Насчет же утверждения Fs > 2(BW) - это сомнению не подлежит. Тогда о чем разговор?

Как же Вас понимать? Вот для очень узкой полосы не получается. А если еще добавить непрерывного спектра, то уже получится?

[ViKo]

Как же Вас понимать? Вот для очень узкой полосы не получается. А если еще добавить непрерывного спектра, то уже получится?

Ну почему же не получается? Нужно избегать соотношения Fs = Fc * 2/N. То есть, Fc/Fs = N/2
Там в статье, по вышеуказанной ссылке, должны быть картинки, какие частоты дискретизации допустимы. Иначе можно получить наложение спектра.
У Вас сколько килогерц синус? Пусть 1 kHz точненько. Я оцифрую его АЦП с частотой дискретизации, например, 60 Hz. 1000/60 = 16.666... И получу значение его частоты (зная, где искать) и амплитуды.

А вот из Лайонса картинка.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Myron]

У Вас сколько килогерц синус? Пусть 1 kHz точненько. Я оцифрую его АЦП с частотой дискретизации, например, 60 Hz. 1000/60 = 16.666... И получу значение его частоты (зная, где искать) и амплитуды.

Да-а-а. Сначала условие "Пусть 1 kHz точненько" А потом "И получу значение его частоты". Как прикажете вас понимать? Чего там "искать", если известна частота "точненько"?

[ViKo]

Да-а-а. Сначала условие "Пусть 1 kHz точненько" А потом "И получу значение его частоты. Как прикажете вас понимать? Чего там искать, если точненько?

Так, что имея частоту дискретизации 60 Hz, и зная, что синус мне придет из диапазона 16,5...17 * 60 Hz, я точно скажу, что это за синус.

[Myron]

А вот из Лайонса картинка.

Видимо пропустил. Могли бы дать полное название книги "Лайонса"? Интересно почитать бы для себя.

[ViKo]

Ричард Лайонс. Цифровая обработка сигналов. 2006. Очень доходчиво написана.

[Tanya]

Ну почему же не получается? Нужно избегать соотношения Fs = Fc * 2/N. То есть, Fc/Fs = N/2
А вот из Лайонса картинка.

Так в той же книге на той же картинке есть запрещенные зоны. Т.е Вы должны знать частоту сигнала (пусть с нулевой полосой) для выбора частоты дискретизации.
А Ваше предыдущее утверждение было общим -
если полоса меньше..., то всегда можно восстановить правильно.

[ViKo]

А Ваше предыдущее утверждение было общим -
если полоса меньше..., то всегда можно восстановить правильно.

Да, было общим, демонстрация принципа... частности не оговорил... их намного меньше, чем общего. А сейчас и частности оговорил. Усё!