Антиэлайзинговый фильтр на переключающихся конденсаторах, фильтровать выпрямленное напряжение нужно... Опции

[koziy_mf]

Приветствую, товарищи,

Описание:
сетевое 120VAC выпрямляется и делится до уровня 0-3V с запасом для последующей оцифровки и обработки в полосе частот до 15kHz;
необходимо установить антиэлайзинговый фильтр до АЦП; частота семплирования 50kHz, ослабление которое фильтр должен дать - -70dB на 25kHz;
смотрю в сторону фильтра на переключающихся конденсаторах MAX7424;

Вопросы:
1) Сигнал на вход фильтра идет после оптоизолятора (это выпрямленное промасштабированное напряжение сети);
понятное дело - уже не синусоида по основной гармонике; по умолчанию для фильтра средняя точка = половине питания в случае однополярного;
в моем случае что делать со средней точкой COM? соединить с 0? или смещение OS установить -1.6V?; будет ли фильтр работать в этом случае?
даташит - http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX7418-MAX7425.pdf

2) имеет ли смысл делать схему: 120VAC -> масштабирование -> смещение -> оптоизолятор -> фильтр -> АЦП для того чтобы работать не с выпрямленным а смещенным AC? тогда вопрос 1 отпадает, но усложняется входная часть;
не проблема восстановить форму AC програмно, расчитав "0" и затем смещая-переворачивая четные-нечетные полуволны; но мне не требуется основная гармоника 60Гц, а верхние гармоники выше 25kHz нужно ослабить чтоб не лезли...

3) Если кто сталкивался с подобным - порекомендуйте решение входной части для вышепоставленной задачи без применения трансформатора конечно;
не предлагать использовать 2 оптопары также + 2 АЦП входа для 2 полуволн раздельно.

Спасибо!

[Herz]

Именно второй вариант и имеет смысл. По-моему, тут и обсуждать-то нечего...

[Stanislav_S]

ИМХО второй вариант более предпочтителен, только я бы АЦП перенес на "высокую" сторону и фильтр сделал бы на ОУ, благо там фильтра 2 го порядка хватит с головой, да и зачем платить больше?

[koziy_mf]

ИМХО второй вариант более предпочтителен, только я бы АЦП перенес на "высокую" сторону и фильтр сделал бы на ОУ, благо там фильтра 2 го порядка хватит с головой, да и зачем платить больше?

1. Вот избавился от выпрямителя, смещение делаю без ОУ. По симуляции все работает. Просмотрите пожалуйста, схема конечно простая, ну может кто что добавит (в реалии - +5V питание - изолированный DC-DC ADuM5000, на стороне контроллера - +3.3V).

2. К сожалению данное устройство - это прототип отладочный, тут есть оптоизоляция, а на конечном устройстве все будет висеть на нейтрали. Я хочу максимально преблизить отладку так чтоб потом легко перенести было с мин. изменениями программы. Вот и удорожается. А так конечно - согласен, лучше АЦП с SPI на высокую, и дешевый цифровой изолятор.

3. Не получится с фильтром 2го порядка. Он даст только -3дБ на 25kHz. А надо 70. Конечно если внешний АЦП поставить как вы предложили на высокой стороне, и повысить семплирование, усреднять на контроллере чтоб считать успевал и памяти хватило, то можно и второго порядка. А так увы...
(в общем то и на переключающихся конденсаторах надо 16 порядок ))), но сам блок оптоизоляции имеет полосу 30kHz (-3дБ)...)

Эскизы прикрепленных изображений

 

[alexkok]

3. Не получится с фильтром 2го порядка. Он даст только -3дБ на 25kHz. А надо 70. Конечно если внешний АЦП поставить как вы предложили на высокой стороне, и повысить семплирование, усреднять на контроллере чтоб считать успевал и памяти хватило, то можно и второго порядка. А так увы...
(в общем то и на переключающихся конденсаторах надо 16 порядок ))), но сам блок оптоизоляции имеет полосу 30kHz (-3дБ)...)

Посмотрите на аудио АЦП, там фильтр встроенный.

[Stanislav_S]

Стоп, стоп. Для начала, тогда огласите ваши требования по точности и полососе измеряемого сигнала. Пока не понятно, что же вы все таки хочете получить, а раз так, то трудно давать советы, и пока не ясно зачем вам такое подавление на 25 КГц, почему не на 50?

[koziy_mf]

Стоп, стоп. Для начала, тогда огласите ваши требования по точности и полососе измеряемого сигнала. Пока не понятно, что же вы все таки хочете получить, а раз так, то трудно давать советы, и пока не ясно зачем вам такое подавление на 25 КГц, почему не на 50?

1. Это Arc-Fault Circuit Interrupter будет. Одним способом для детектирования условий возникновения arc-fault есть трек уровня определенных гармоник в спектре потребляемого тока и напряжения (в зависимости от типа - параллельная дуга - между фазой и нейтралью, или последовательная - внутри провода фазы). В готовом устройстве используют два аналоговых фильтра, детектора и сравнивают уровни на протяжении определенного времени. Работать - работает, но в резетку компьютер пару раз втыкнешь - и обрубает.
Задача - переложить всю обработку на контроллер. А для исследования нужна отладка.

2. Почему 25? Потому что необходимый диапазон интересующих меня гармоник лежит в области до 15kHz. Далее нужен запас для антиэлайз. фильтра. Выше 50 kHz семпл не получится (а может и получится - я алгоритм еще не прикидывал - сколько на что времени уйдет), еще ток оцифровывается + еще один канал нужен.

3. Что значит - зачем мне это надо? Подобным образом делают анализаторы качества электропитания, логеры выбросов итд итп. Во всех случаях надо заводить U сети. Мне это надо для другой цели. Но не вижу ничего странного ))

На счет точности: у меня пока требования только исходят из разрядности АЦП. И расчитываю я это согласно рекомендациям Микрочипа и курсу Сигналы и системы УГМТУ. Если налазящие частоты ослаблены будут ниже порога для 10 (или 12 - что конечно большая разница) бит АЦП, я смогу работать с тем что меня интересует и не напорюсь тут на грабли.
А далее конечно можно будет пересчитать, упростить и фильтр и остальное (там остального то - питание, контроллер, драйвер SCR и рэле).

Посмотрите на аудио АЦП, там фильтр встроенный.

Смотрел, видел со встроенным PGA. С фильтром встроенным не видел. Может плохо смотрел ))
Вообще, нужно использовать тот АЦП что стоит на dsPIC33...

[alexkok]

Смотрел, видел со встроенным PGA. С фильтром встроенным не видел. Может плохо смотрел ))

АЧХ для pcm1870a :

Вообще, нужно использовать тот АЦП что стоит на dsPIC33...

Тогда правильный путь - оверсэмплинг и цифровой фильтр.

[koziy_mf]

Вот нашел интересный фильтр (непрерывный): LTC1564
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp...008,C1148,P2124

Правда не для всех задач годится, так как переключение частот среза идет с шагом в 10kHz. Ну и цена еще высокая.
По сравнению с выше приведенным ацп+фильтр PCM... Однако все ж зависит от задач конкретных.

[__Sergey_]

Схема на симуляции приведена не вполне рабочая.
Фототок оптронов слишком маленький - должен быть не менее 1 ма, чтобы оптрон был в линейном режиме.

Сообщение отредактировал __Sergey_ - Apr 24 2009, 08:04