Не могу поставить фильтр перед АЦП Опции

[RodionGork]

Уважаемые товарищи, здравствуйте!

(введение)
Обычно перед АЦП ставится фильтр низких частот, который (в идеале) пропускает все что ниже половины частоты выборки, а все что выше подавляет - эта мера избавляет от (как это по-русски) aliases - отображения высокочастотных составляющих в низкие частоты за счет собственно квантования по времени, поскольку после оцифровки, скажем, на частоте 8кГц уже не отличить будет сигнал 9кГц от сигнала 1кГц.

Поправьте, если неправильно выразился.

(проблема)
Злокозненное мое проектируемое устройство измеряет не активную, а пассивную величину. То есть на время измерения нужно подавать на объект воздействие, включать ток, затрачивать энергию... И это все ужасно. Ну примерно как с сопротивлением - пока ток не пропустишь и не измеришь падение напряжения, не узнаешь, какое оно.

Для экономии энергии принято кажущееся разумным решение. Воздействие включается непосредственно перед оцифровкой и выключается после. То есть если оцифровки совершаются примерно 10000 раз в секунду, а ток подается за 4мкс перед подачей сигнала на оцифровку и выключается через 1мкс после него, то я экономлю 95% энергии. Да и по другим соображениям это, оказалось, удобно.

В общем, схему сделал, все работает, причем работает замечательно. Но гложет меня сомнение.

Поскольку сигнал на датчике появляется один раз за 100мкс на время примерно равное 5мкс, ставить сюда фильтр, как обычно, вроде бы бесполезно. Ну я его и не ставил. Один мудрый человек сказал с мудрым видом:
"Нужно сделать отдельную схему Sample And Hold для сигнала, чтобы она превращала импульсы длительностью в 5мкс и периодом в 100мкс в ступеньки той же высоты, но заполняющие период целиком. После этой схемы полученный ступенчатый сигнал можно будет фильтровать, а потом уже подавать на АЦП".

Я так и стал экспериментировать... И вдруг до меня дошло - это совершенно не избавит меня от aliases. Если скажем Sample And Hold работает с той же частотой 8кГц а на датчик каким-то образом космическим наводится помеха 9кГц, она точно так же будет превращаться в 1кГц и фильтроваться уже как сигнал 1кГц и разумеется подавляться не будет - да и с чего бы.

Я высказал это сомнение мудрому человеку, он сказал что я в чем-то не прав, но в чем именно у него сейчас нет времени разбираться.

Вот и обращаюсь к мировому разуму по поводу того, прав ли я и как надо поступать в данной ситуации?

с почтеньем,
Родион

[Herz]

Боюсь Вы не поняли меня. У меня точто такаяже ситуация- введен импульсный режим работы для экономии энергии. Включение с частотой 500Гц (2мс) и длит.рабочего цикла 200мкс (т.е скважность=10). Разница в том что оцифровка делается после усилителя-фильтра, дабы снизить требования к АЦП и избавится от наводки 50Гц+шума коммутации. Решение как у автора темы не прокатило- по рассчетам вышло что если решать идею чисто одним АЦП требуется гораздо больше энергии -нужен дельтасигма АЦП и очень быстрый, так как времени ему на разгон выходит очень мало. Как вариант был поставить перед ним опятьже УВХ, но тогда теряется все преимущество дельта-сигма - естественная фильтрация сигнала самим АЦП. Если помните тема эта проходила неск.месяцев назад
PS. Да и получить разрешение, которое получено у нас чисто аналоговым способом (20нВ! в полосе 2.5Гц) даже дельта-сигма не сможет ((

Хм, я тоже Вас не понял. Как же Вы добились таких замечательных результатов? С помощью усилителя-фильтра? Он работает в импульсном режиме и фильтрует наводку 50Гц?

2 RodionGork: А Вы не думали над таким вариантом. Частоту сэмплирования УВХ (fo)сделать максимально высокой (ровно столько сколько требуется для завершения перех.процессов в датчике), возможно тогда частота помехи будет меньше чем fo/2 и наложения не будет. Далее все как обычно- ФНЧ и оцифровка

Что Вы называете "частотой сэмплирования УВХ"? Автора заботит помеха с частотой выше половины частоты квантования АЦП.

[Alexashka]

Хм, я тоже Вас не понял. Как же Вы добились таких замечательных результатов? С помощью усилителя-фильтра? Он работает в импульсном режиме и фильтрует наводку 50Гц?

Замечательные? Да нет вобщемто, все строго по расчету. Обратите внимания что выделяется полоса от 0.05 до 2.5Гц. Усилитель как раз работает в обычном режиме, в импульсном работаюь: датчик, первый каскад - масштабирующий усилитель на AD620, и собсно УВХ.

Что Вы называете "частотой сэмплирования УВХ"? Автора заботит помеха с частотой выше половины частоты квантования АЦП.

Частота сэмплирования УВХ-это частота с которой подается питание на датчик, масштаб.усилитель и УВХ (аналоговый ключ+емкость).

Автор насколько я понял хочет воткнуть перед АЦП аналоговый фильтр. Так вот если он отрежет фильтром помеху (точнее все что выше половины частоты квантования АЦП), то АЦП будет снимать только полезный сигнал. Единственное условие- частота сэмп.УВХ должна быть больше частоты помехи на столько, чтобы их разность была больше частоты среза фильтра.
Т.е к примеру если помеха 9кГц, можно сделать частоту УВХ 15кГц, частоту среза фильтра допустим 3кГц, а АЦП уж пусть и работает себе на 8кГц. Сигнал наложения от помехи даст разностную частоту 15-9=6кГц, которая задавится фильтром. В тоже время фильтр не будет пропускать частоты выше 4кГц на вход АЦП, что исключает эффект наложения который может возникнуть уже при оцифровке.

[Tanya]

Замечательные? Да нет вобщемто, все строго по расчету. Обратите внимания что выделяется полоса от 0.05 до 2.5Гц. Усилитель как раз работает в обычном режиме, в импульсном работаюь: датчик, первый каскад - масштабирующий усилитель на AD620, и собсно УВХ.



Частота сэмплирования УВХ-это частота с которой подается питание на датчик, масштаб.усилитель и УВХ (аналоговый ключ+емкость).

Автор насколько я понял хочет воткнуть перед АЦП аналоговый фильтр. Так вот если он отрежет фильтром помеху (точнее все что выше половины частоты квантования АЦП), то АЦП будет снимать только полезный сигнал. Единственное условие- частота сэмп.УВХ должна быть больше частоты помехи на столько, чтобы их разность была больше частоты среза фильтра.
Т.е к примеру если помеха 9кГц, можно сделать частоту УВХ 15кГц, частоту среза фильтра допустим 3кГц, а АЦП уж пусть и работает себе на 8кГц. Сигнал наложения от помехи даст разностную частоту 15-9=6кГц, которая задавится фильтром. В тоже время фильтр не будет пропускать частоты выше 4кГц на вход АЦП, что исключает эффект наложения который может возникнуть уже при оцифровке.

Автору, как мне кажется, нужны отдельные измерения. Никакие постобработки не нужны. При его способе измерений фильтром должно быть само УВХ. Если его правильно сделать. А именно: если сделать интегратор с входным ключом, интегрирующим сигнал + помеха за некоторое время, то легко подсчитать насколько будет ослабляться помеха заданной частоты. Например, если время интегрирования равно целому числу периодов наводки, то подавление будет полным...
Низкие частоты, естественно, не давятся. Это банально.