Анализатор амплитудного спектра, какие могут быть варианты релизации Опции

[~KPbIC~]

Нужно сделать ус-во, которое измеряет амплитуду импульса и пишет его в память..
С цифровой частью все просто и понятно: АВРка+память.. быстро, просто, дешево..

А вот с измерениями проблема, из-за параметров импульса:
частота до 100кГц, длительность >=100нс, диапазон амплитуд от 0 до 10В, форма импульса неизвестна.
Погрешность определения амплитуды: не хуже 10мВ

Пока идея только такая( пока схемы нет в пригодном для выкладывания варианте ):
разделить сигнал по диапазонам: 0...500мВ, 500мВ...2В, 2В...10В, далее их усилить( х50, х5, х1 )
на 3 Пиковых детектора, затем на ключ и делитель х1/5, потом на АЦП( AD7495 )

Выбор канала ключа производиться быстрым компаратором( MAX9201 ) эта же логика формирует сигнал запуска для АВРки, которая в свою очередь управляет АЦП. В качестве ключа можно использовать MAX4521

Вопрос такой: может есть какие-то другие варианты, более простые и надежные...+ какой в данном случае лучше использовать ПД( на ОУ LM7372) не подскажите?

[Самурай]

...форма импульса неизвестна.

Что, прям так совсем и неизвестна? Тогда задача в общем случае не решаема)). А вдруг у вас там пачки несущей в пару гиг идут?

[~KPbIC~]

Что, прям так совсем и неизвестна? Тогда задача в общем случае не решаемаsmile.gif)). А вдруг у вас там пачки несущей в пару гиг идут?

Нет конечно, скорее всего импульс трапециевидный на малых длительностях, и близок к прямоугольному на больших.

[ПоАл]

А не проще будет использовать более шустрое АЦП в режиме непрерывных измерений и выходной поток "просеивать" на предмет искомых импульсов?

[Tanya]

Нет конечно, скорее всего импульс трапециевидный на малых длительностях, и близок к прямоугольному на больших.

Тут Вам придется самому определиться. Вот, к примеру, если на верхнем плато рябь, то это один импульс или много? А еще есть амплитудные дискриминаторы.

[~KPbIC~]

рябь - один импульс...)
амплитудные дискриминаторы? а можно поподробнее

А не проще будет использовать более шустрое АЦП в режиме непрерывных измерений и выходной поток "просеивать" на предмет искомых импульсов?

дорого...

[Tanya]

рябь - один импульс...)
амплитудные дискриминаторы? а можно поподробнее
дорого...

А допустимая амплитуда ряби?
Амплитудные дискриминаторы можно и поискать.
Вот такой набор для поиска
"многоканальный амплитудный анализатор" или "амплитудный дискриминатор"
и читайте.

[anton]

Измерения необходимо провести по одному импульсу? (если так то только скоростное ацп если нет то стробоскоп)
Как вы собрались делить сохранив форму импульса?

Если необходимо измерять амплитуду без формы то необходимо определиться пиковую или среднюю и т.д.
Если пиковую то есть схемы на половиках пиковых вольтметров, если дополнительно необходимо измерение каждого импульса (а не максимального за некоторое время) то необходим компаратор на запуск измерения и схема сброса заряда после измерения.

[~KPbIC~]

А допустимая амплитуда ряби?

рябь до 5мв

Измерения необходимо провести по одному импульсу? (если так то только скоростное ацп если нет то стробоскоп)
Как вы собрались делить сохранив форму импульса?

Если необходимо измерять амплитуду без формы то необходимо определиться пиковую или среднюю и т.д.
Если пиковую то есть схемы на половиках пиковых вольтметров, если дополнительно необходимо измерение каждого импульса (а не максимального за некоторое время) то необходим компаратор на запуск измерения и схема сброса заряда после измерения.

измерения по пачке импульсов, амплитуда без формы, пиковая.
схема запуска и сброса есть..
а половик пикового вольтметра это что?)

Сообщение отредактировал ~KPbIC~ - Jun 5 2007, 16:42

[~KPbIC~]

Насколько я понял многоканальный амплитудный анализатор это именно то, что мне нужно, но требуется не купить готовый прибор, а сделать свой.

вопрос в том как эффектнее и экономичнее это сделать

[Tanya]

Насколько я понял многоканальный амплитудный анализатор это именно то, что мне нужно, но требуется не купить готовый прибор, а сделать свой.

вопрос в том как эффектнее и экономичнее это сделать

Так принципы построения не являются секретом. А на чем экономить и что оптимизировать - это и есть Ваша задача...

[~KPbIC~]

Принцип действительно не секрет, если утрировано, то это просто АЦП, а амплитудный дискриминатор - АЦП в 1 разряд.

Вариант реализации тоже есть, вот и прошу у вас помощи в оптимизации, хоть самую малость.

[Snaky]

Как вариант - сделать УВХ (например на емкости). Импульс заряжает емкость, и одновременно через компаратор генерирует строб-сигнал для АЦП. Измеряем запомненную амплитуду импульса (в этом случае не нужен сильно быстрый АЦП), включаем ключ разряжающий емкость. Отключаем ключ и ждем следующего импульса.

[~KPbIC~]

Как вариант - сделать УВХ (например на емкости). Импульс заряжает емкость, и одновременно через компаратор генерирует строб-сигнал для АЦП. Измеряем запомненную амплитуду импульса (в этом случае не нужен сильно быстрый АЦП), включаем ключ разряжающий емкость. Отключаем ключ и ждем следующего импульса.

Если делать УВХ, то нужно определить момент перехода от выборки к хранению, либо сделать пиковый детектор...
+с увх проблема в скорости выборки, и погрешности для сигналов с маленькой амплитудой

В общем без схемы не разобраться... через пару дней постараюсь вложить вариант

[Tanya]

Если делать УВХ, то нужно определить момент перехода от выборки к хранению, либо сделать пиковый детектор...
+с увх проблема в скорости выборки, и погрешности для сигналов с маленькой амплитудой

В общем без схемы не разобраться... через пару дней постараюсь вложить вариант

Тут проблема не в схеме, а в техзадании...
Вот возьмите бумажку, нарисуйте на ней разные кривые (гипотетический сигнал) и сформулируйте правила, что считать одним импульсом, что считать амплитудой, что считать шумом и т.д.

[~KPbIC~]

Нарисовал, примерно так получилось:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

Картинки-то Вы нарисовали...
А теперь правила надо сформулировать четко.
А если подставка кривая?
А с ripple'ом на вершинках что делать?
А если на верхнем плато пик, то что? Это один импульс, с какой амплитудой? А если несколько пиков на плато? А если два близких пика - почти сливаются, то как быть?
Короче, только Вы, зная возможный реальный сигнал, можете правила формулировать.

[~KPbIC~]

подставку можно считать постоянной, не кривой
на ripple не обращать внимания, пока
если на верхнем плато пик > 10мв, то это часть импульса, те амплитуда увеличивается на высоту пика...
если 2 пика( на плато ) сливаются, то это никак не отслеживается и ни на что не влияет.

Признак начала импульса, сигнал > 10мВ.... после этого любое увеличение амплитуды рассматривается как нарастание импульс..
признак окончания: переход порога в 10мВ

[Tanya]

подставку можно считать постоянной, не кривой
на ripple не обращать внимания, пока
если на верхнем плато пик > 10мв, то это часть импульса, те амплитуда увеличивается на высоту пика...
если 2 пика( на плато ) сливаются, то это никак не отслеживается и ни на что не влияет.

Признак начала импульса, сигнал > 10мВ.... после этого любое увеличение амплитуды рассматривается как нарастание импульс..
признак окончания: переход порога в 10мВ

Ну продолжайте формулировать.
Пока получается, что Вам нужен компаратор, учитывающий знак производной на 10 мв (как в осциллографе синхронизация по уровню и знаку), запускающий пиковый детектор (почти УВХ), потом детектор спада, который копирует пик в УВХ и сбрасывает пиковый детектор, и запускает измерение амплитуды. Фактически получается два параллельных пиковых детектора, сбрасываемых поочередно.

[~KPbIC~]

честно не понял для чего нужен 2-й увх

...виноват, все измерения надо провести м.д. импульсами,

[anton]

рябь до 5мв
измерения по пачке импульсов, амплитуда без формы, пиковая.
схема запуска и сброса есть..
а половик пикового вольтметра это что?)

Упс оцепятка.

Имел в ввиду пиковый вольтмет как правило схемы реализованы на полевых транзисторах с изолированным затвором попадались даже в журнале радио. Или посмотри схемы промышленных приборов (вроде даже на лампах реализации были )

[~KPbIC~]

Пиковый вольтметр - не то... в нем обычно выпрямитель используется...
А из схем промышленных приборов более всего интересны цифровые вольтметры.. но для таких скоростй там скорее всего много быстрых ацп... а это дорого(

[~KPbIC~]

Составил схему, примерно такого типа....

Только не совсем удобно при таком диапазоне, нужно еще делить выход - для ацп, и для малых напряжений городить еще один детектор, с усилением...

Такая идейка посетила, а есть ли смысл сделать что-то вроде интегрирующего АЦП:
сначала пиковым детектором зарядить конденсатор, а потом разряжать его стабильным током, и измерять уже время разрядки.. С какими косяками можно столкнуться при такой реализации??

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vjacheslav]

Из Ваших сообщений совершенно не ясно, что Вы собираетесь делать с амплитудным спектром. От этого зависит метод, которым можно и нужно решать поставленную задачу.
Первый главный вопрос - критично ли наличие большой дифференциальной нелинейности.
Если критично, то тогда либо применение схемы Вилкинсона: пиковый детектор и разряд стабильным током со счетом времени кварцевым генератором. Или обычным АЦП после пикового детектора, но тогда со "статистическим разравниванием", что технически более сложно.
Если дифференциальная нелинейность не критична, то пиковый детектор + любой подходящий АЦП.
Возьмите любой учебник по "Ядерной электронике" и прочитайте, прежде чем начнете выбирать схемы, обсуждать и т.д. Их таких море, а вопрос амплитудного или временного анализа основной вопрос в этой науке. По прочтении учебника посмотрите журнал "Приборы и техника эксперимента" - не самые последние. На присоединенном рисунке - пиковый детектор. Погрешность (грубо) равна Uд/Kус и может быть много меньше Ваших 10 мВ. Ваше разрешение (10 бит) это ну очень скромное, если не сказать больше.
Логика работы ясна: амплитудный дискриминатор во время импульса замыкает Кл1, размыкает Кл2. Во время появления входного импульса Кл3 размыкается и замыкается только после окончания измерения АЦП.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[~KPbIC~]

Спасибо...
Только вопрос, во времени заряда конденсатора и скорости разряда...
По мне так для этой схемы великоваты)

ПС. что делать со спектром и мне не ясно, надо только его получить

ППС, Еще бы найти где эти книги скачать... а то все продам, да продам, да еще как антиквариат

Сообщение отредактировал ~KPbIC~ - Jun 14 2007, 13:01

[Vjacheslav]

Скорость заряда конденсатора будет определяться выходным током усилителя и емкостью, умощнить выход Вы всегда можете - транзисторов то никто не отменял. Скорость разряда: Вы имеете в виду время памяти, тогда оно определяется опять же емкостью и утечками диода, ток инвертирующего входа усилителя, Кл3 и через вход АЦП или буферного повторителя на выходе пикового детектора. Предполагается, что принцип нарисован, а уж такие вещи как повтоитель я не рисовал - очевидно. Сопротивление последовательно с запоминающей емкостью небольшое - оно нужно для устойчивого апериодического заряда и в учебниках, как правило не рисуется, но необходимо!
Если Вас интересует как определить длительность хранения, то
dU = Iут * dT\C
где dU - изменение напряжения на емкости С за время dT, а Iут - ток (суммарный) утечки с емкости.

По поводу библиотек: посмотрел, Вы ведь не в деревне живете: ГПНТБ живет и функционирует.
Уж извините побрюзжу: меня удивляют молодые сотрудники, Интернет их совсем испортил, приходится чуть не за руку в библиотеку водить и учить пользоваться.