Опять про трансимпедансный усилитель III(Herz), + синхронный детектор в одном флаконе. Опции

[Tanya]

Вот статейка попалась...
Про подавление засветки в том числе...

Прикрепленные файлы

 DDC112_Detector.pdf ( 339.31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 929

 

[Herz]

Попробую я объяснить с аналоговой точки зрения.
АЦП и инвертирование каждого второго отсчёта в этой схеме является смесителем с частотой гетеродина Fs/2. Этот смеситель и переносит сигнал в ноль, а низкочастотную засветку вверх.
При этом сигнал гетеродина является меандром и перед "смесителем" должен стоять антиальясинговый полосовой или низкочастотный фильтр.
После смесителя стоит ФНЧ с полосой 2.5Гц, этот же фильтр и производит усреднение. После этого фильтра сигнал прореживается до 10Гц, просто берется каждый 200-й отсчёт.
Но нужно учесть, что стробирующий сигнал должен быть засинхронизирован с принимаемым снаружи этой схемы.

Спасибо, это понятно. Единственно что: написано, что сигнал не прореживается, а именно усредняется и что это происходит не в фильтре Баттерворта, алгоритм которого описан формулой 1. По тексту выходит, что это - последняя операция, а по картинке (Figure 1а) - первая, сразу после АЦП.

Мне непонятно, что и почему Вам непонятно. Формулы так написаны для понятности и алгоритмичности. Хотя явно не описано, очевиднлй становится последовательность операций.

Похоже, мы с Вами мыслим как-то ортогонально. Я уже несколько раз попытался объяснить, что и почему мне непонятно. Именно то, что для Вас очевидно. Мне жаль отнимать Ваше время.

Спасибо, Oldring, за подробный ответ. Если можно, несколько уточнений.

До пункта 4 вроде всё понятно. С основами спектральной инверсии немного познакомился. Правда, здесь особый случай. Инвертирование знака каждого второго отсчёта должно было бы происходить и без всякой спектральной инверсии, просто по алгоритму синхронного детектирования. Ведь каждый второй отсчёт (здесь) соответствует другой полуволне входного сигнала.

п.4. Я не понял, где и как это происходит. Об этом в тексте вроде бы ни слова. Поясните, пожалуйста.
п.5. Это и есть, как я понимаю, тот ЦФ Баттерворта, который описан формулой 1. И который (потом) совмещён со спектральной инверсией. Так?
п.6. О скользящем там не упоминается (опять же), сказано просто об усреднении, но, похоже, именно об этом и говорится фразой:

The result is then down-sampled by averaging 200 samples providing an output with a rate of 10 Hz.

п.7. Этой операции я тоже не увидел в составе алгоритма. Или же имненно это и есть усреднение (только не по 256, а по 200, что странно), а нет как раз пункта 6?

Действительно запутанно как-то. Если смотреть на картинку (та же Fig. 1a), выходит, что down-sampling выполняется сразу после ADC. Down-sampling (в противоположность over-sampling-у) я понимаю как понижение частоты выборок. Если это то, о чём говорится в приведенной выше цитате, оно выполняется не простым прореживанием, а усреднением.
Хорошо, но зачем? Во-первых, авторы сами сетовали:

The main disadvantages of the DDC112 are its 2 kHz maximum sampling rate ...

Так зачем же ещё понижать? И почему всё-таки в 200 раз? Во-вторых, если усреднять данные сразу после АЦП, получим DC, ведь знак модулирующего сигнала меняется каждый сэмпл.
Таким образом прихожу к выводу, что down-sampling - это последняя операция и картинке не соответствует. Но зачем второй раз фильтровать? Нельзя было господина Баттерворта взять вторым порядком? И с удобными коэффициентами, о которых авторы вроде сами заботились.

[тау]

Так зачем же ещё понижать? И почему всё-таки в 200 раз?

Да не переживайте так , Herz. Ну написали они недоходчиво и шут с ним. КГ/АМ
200 раз родилось у них потому что перед тем как делить на 256 надо что-то накопить , чтобы не терять сразу 8 разрядов АЦП (если делить отсчеты , взятые на 2 kS ). Поэтому "суммируют" достаточно долго перед делением в фильтре (это имхо- подтвердить в тексте нечем, но и игнорировать 8 младших разрядов - роскошь ) . Но фильтровать с указанными в формуле (1) коэффициентами нужно на частоте выборок 2Ks , чтобы полоса на выходе получилась 2.5Hz (проверил) . Потому наверняка они используют скользящее усреднение (на nnn отсчетах) перед этим самым сдвигом на 8 бит. Тем более что усреднение по 200 позволяет получить нули передаточной характеристики "down -sampl" узла блок-схемы на частотах кратных 10Hz, в том числе и 50 и 60 Hz, дополнительно хорошо подавляя пульсирующую засветку частотой сети.
фраза, которая Вас волнует

The result is then down-sampled by averaging 200 samples providing an output with a rate of 10 Hz.

имхо написана так , что относится уже к результату фильтрации по выражениям (2) (3), т.е. 10HZ - это сэмплы на выход вообще. То что на блок-схеме этому нет подтверждения - да фиг с ним , забейте. Хитрят.

Предполагаю, что усреднение перед фильтром они проводят отдельно для сэмплов с каждого интегратора.

У них в принципе неудачный подход , с использованием двух отдельных интеграторов отдельно на каждую полуволну сигнала, с двумя конденсаторами, из-за чего вводят процедуру калибровки и 3 таблицы. Не было бы калибровки - два интегратора так бы наинтегрировали отсутствующий полезный сигнал, что мало не показалось бы .

Инвертирование знака каждого второго отсчёта должно было бы происходить и без всякой спектральной инверсии, просто по алгоритму синхронного детектирования.

это просто разные наименования с одинаковой сутью У них нету аналогового перемножителя на знак, зато есть числа в микроконтроллере.

[Herz]

Да не переживайте так , Herz. Ну написали они недоходчиво и шут с ним. КГ/АМ

Ну как же не переживать? Во-первых, к статье у меня интерес практический - намерен разобраться и испробовать идею в "натуре". Возможно, DDC11x - как раз то, что мне нужно. Во-вторых, неприятно же ощущать себя кретином, не понимающим вроде очевидного.

Спасибо, сейчас алгоритм выглядит логичнее.

это просто разные наименования с одинаковой сутью У них нету аналогового перемножителя на знак, зато есть числа в микроконтроллере.

Так Вы считаете, что это одно и то же? Но там они в начале статьи критиковали Wang-а будто за этот же примитивный подход. Его работы найти мне, правда, не удалось.

[тау]

Так Вы считаете, что это одно и то же? Но там они в начале статьи критиковали Wang-а будто за этот же примитивный подход. Его работы найти мне, правда, не удалось.

Да, их наверное покоробило то что Ванг использует игровой порт для гетеродина. Разница между ними и Вангом в способе фильтрации. Вроде бы как они пишут что сэмплы у них на частоте 2К (на удвоенной по сравнению с Вангом) , и каждый из них используется в фильтре с этой частотой 2K, а у Ванга реже. Кроме фильтра - разницы нету, ну разве что аналоговый интегратор еще используют по входу и сигму-дэльту , а Ванг более высокочастотные цифровые сэмплы, суммируя их с нужным знаком. Но их недостаток в том что соседние сэмплы от двух разных интеграторов( которые должны быть идеально согласованными - иначе абзац) . Выигрыш от этого , имхо, сомнителен, а геморроя с калибровкой - выше крыши.

И второе замечание: Какой прок от этой всёй математики, если она ничего не оптимизирует - всё определяется только спектром шума на низкой частоте и полосой, т.е чисто аналоговый подход, цифра тут не при чём.

Цифровой фильтр не страдает своим собственным фликкер шумом после инверсии спектра, а рожденный в входных аналоговых узлах позволяет подфильтровать

[Herz]

Да, их наверное покоробило то что Ванг использует игровой порт для гетеродина. Разница между ними и Вангом в способе фильтрации. Вроде бы как они пишут что сэмплы у них на частоте 2К (на удвоенной по сравнению с Вангом) , и каждый из них используется в фильтре с этой частотой 2K, а у Ванга реже. Кроме фильтра - разницы нету, ну разве что аналоговый интегратор еще используют по входу и сигму-дэльту , а Ванг более высокочастотные цифровые сэмплы, суммируя их с нужным знаком. Но их недостаток в том что соседние сэмплы от двух разных интеграторов( которые должны быть идеально согласованными - иначе абзац) . Выигрыш от этого , имхо, сомнителен, а геморроя с калибровкой - выше крыши.

Ванг пишет, что у него несущая 525Гц, что вроде почти вдвое ниже, чем у новозеландцев. Но фильтрация у них дополняется интегрированием на каждой полуволне, а у Ванга - суммированием сэмплов, взятых на 8.4кГц. В этом разница, как и я понял. С калибровкой тоже не совсем ясно: то ли они подавали сигнал с внешнего источника, то ли использовали внутренний режим TEST.