Измерение частоты на МК, Сигнал 5-10 кГц, разрешение 10-3 Гц - реально? Опции

[krdmitry]

Всем доброго дня!
Появилась задача измерения частоты на МК, прошу совета.
Исходные условия:
* LC-контур генерирует частоту около 8 кГц, сенсор - катушка. Изменение частоты резонанса при приближении предмета используется для дальнейших вычислений.
* Надо обеспечить разрешение по частоте не хуже 10-3 Гц, лучше - 10-4.
* Измерение всегда проводится в два этапа: без предмета и сразу же с предметом, чтобы исключить влияние long-term stability у кварца, а также термоэффектов у катушки и конденсатора.

Предполагается реализовать на STM32 с 32-битным таймером в input/capture, с накоплением некоего кол-ва периодов входного сигнала в течение 1-5 сек.

Вопросы:
1. Как правильно выбрать тактовый генератор для МК под эту задачу? Предполагаю TCXO, на 24 Мгц.
2. Какие погрешности и как надо учитывать для данной задачи? Со систематической (дискретность таймера) понятно, как правильно учесть джиттер TCXO и аналоговые шумы?
3. Рекомендации по защите от шума?

Спасибо!

[Vishv]

На мой взгляд Вам нужно делать автономный измеритель периода с тактовой частотой 10-100 МГц а МК будет только управлять измерениями и соответственно считывать результат.
Тогда и задирать частоту процессора не потребуется.

[krdmitry]

На мой взгляд Вам нужно делать автономный измеритель периода с тактовой частотой 10-100 МГц а МК будет только управлять измерениями и соответственно считывать результат.
Тогда и задирать частоту процессора не потребуется.

Т.е. просто внешний КМОП-счетчик с тактовым генератором для него?

Не подскажете, как правильно рассчитать погрешность для такого измерения? С систематической мне понятно, а вот как правильно учесть шумы измерительного контура и тактового генератора?

[Vishv]

Вы правильно поняли насчет простейшего счетчика.
Однако точность измерений будет определяться зашумленностью входного сигнала в случае измерения 1 периода сигнала, ну и стабильностью тактового генератора для счетчика и точностью схем формирования.
Если Вас устроит быстродействие, то я бы предложил считать импульсы за 1000 сек и соответственно иметь точность 10-3 при нестабильности тактового генератора порядка 30-40ppm.

[krdmitry]

Вы правильно поняли насчет простейшего счетчика.
Однако точность измерений будет определяться зашумленностью входного сигнала в случае измерения 1 периода сигнала, ну и стабильностью тактового генератора для счетчика и точностью схем формирования.
Если Вас устроит быстродействие, то я бы предложил считать импульсы за 1000 сек и соответственно иметь точность 10-3 при нестабильности тактового генератора порядка 30-40ppm.

К сожалению, 1000 сек совершенно неприменимо. Максимум - 10 сек, не более.

[blackfin]

Максимум - 10 сек, не более.

Миноискатели опять в цене?

[alexkok]

К сожалению, 1000 сек совершенно неприменимо. Максимум - 10 сек, не более.

Ну так считайте длительность 8000 периодов с разрешением хотя бы 100нс (~1сек) и пересчитывайте в частоту.
Как раз и получите 1е-3Гц.
А для повышения С/Ш - узкополосный фильтр на ОУ.

[alexunder]

Миноискатели опять в цене?

Предложите автору Вашу разработку!

[iDiode]

... Надо обеспечить разрешение по частоте не хуже 10-3 Гц, лучше - 10-4 ...

Ваш проект коммерческий? Есть одно симпатичное решение, пылится без дела

[blackfin]

* Надо обеспечить разрешение по частоте не хуже 10^-3 Гц, лучше - 10^-4.

Если Вас устроит быстродействие, то я бы предложил считать импульсы за 1000 сек и соответственно иметь точность 10^-3 при нестабильности тактового генератора порядка 30-40ppm.

ТС хочет измерять частоту с абсолютной точностью: 10^-3 Гц, (лучше 10^-4 Гц),
что соответствует относительной точности: 10^-3[Гц]/10[КГц] = 10^-7 == 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm).
Это предполагает, что "нестабильность тактового генератора" должна быть, соответственно, не хуже: 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm)..

[mcheb]

ТС хочет измерять частоту с абсолютной точностью: 10^-3 Гц, (лучше 10^-4 Гц),
что соответствует относительной точности: 10^-3[Гц]/10[КГц] = 10^-7 == 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm).
Это предполагает, что "нестабильность тактового генератора" должна быть, соответственно, не хуже: 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm)..

Автору надо матанализ выучить, а Вы ему про пипиэмы говорите.

[iDiode]

Автор темы вроде бы ясно пишет, что его интересует кратковременная стабильность. Авторы двух последних постов объясните, пожалуйста, в чем суть вашей иронии

[blackfin]

Автор темы вроде бы ясно пишет, что его интересует кратковременная стабильность. Авторы двух последних постов объясните, пожалуйста, в чем суть вашей иронии

Встречный вопрос: сможете указать значение для "кратковременной стабильности частоты" обычных ширпотребовских кварцевых генераторов?

Цифру назовите, если можно.. И желательно, со ссылкой на datasheet производителя..

Для OCXO, я знаю, производители такие цифры (для short term stability, aka Allan deviation) обычно указывают, но как быть с дешевыми TCXO?

Или, как обычно, предлагаете положиться на русское "авось" и сослаться на гиганский опыт разработчика?

И будет ли ТС каждый раз ждать прогрева своего устройства в течение 30 минут после его включения?

[mcheb]

Для погрешности измерения частоты 10^-3 Герц сигнал необходимо измерять 1/10^-3 Герц == 10^3 секунд со всеми вытекающими последствиями

[iDiode]

Предлагаю вам, blackfin, и вам, mcheb, еще раз прочесть пост автора темы, свои реплики; сделать выводы самостоятельно. Возможное решение можно посмотреть тут:
http://www.ti.com/lsds/ti/data-converters/...aramCriteria=no