После децимации фильтр - не фильтр, Децимация на 2. Хрень какая-то! Опции

[avmsystem]

Цифрую сигнал на Fs=44кГц, после пропускаю через небольшой КИХ и на ЦАП
Смотрю АЧХ, все более менее, начиная с 11кГц (Fs/4) затухание в пределах 30дБ.

Теперь просто выкидываю каждый второй отсчет и получается совсем другой результат.
Fs теперь равно 22кГц.
Частоты в районе 12-20кГц (теперь они отражены и на выходе они 10-2кГц соответственно)
имеют амплитуду всего лишь на 8-10дБ меньше от исходных.
Получается, что фильтр теперь не работает как надо!
Но без децимации-то фильтр работает.


В общем не понимаю, подскажите, что не так-то?

[Alex11]

Что-то у Вас не так в системе. Какая амплитуда сигнала после АЦП? Если полные 16 бит - то у Вас переполнение в фильтре на выходе. Должет быть сдвиг на 16, а не на 13. Кроме того, спектр сигнала даже до децимации отличается от теоретического. Ваш фильтр на модели дает другую характеристику:

[avmsystem]

Что-то у Вас не так в системе. Какая амплитуда сигнала после АЦП? Если полные 16 бит - то у Вас переполнение в фильтре на выходе. Должет быть сдвиг на 16, а не на 13. Кроме того, спектр сигнала даже до децимации отличается от теоретического. Ваш фильтр на модели дает другую характеристику:

ацп (и соотв-но отсчеты на входе фильтра) 12 разрядный, а сдвиг на 13 после фильтра - это я его к 16 разрядам привожу для цап. Переполнения нет, синус в норме, проверено.
Спектр похож, еслу уж говорить более подробно, то без децимации система у меня работает на 46кгц с копейками.
А когда используется децимация то на около 43кгц и соответственно 21,5кгц на выходе.

Просто у STM32 такой не очень удобный делитель для I2S стоит, по другому сделать пока не получается.

Поэтому и спектр немного другой, но это ничего не меняет, просто горбы немного по частотной оси смещаются,
а суть-то остается прежняя.

Почему "где-то", если элементарно не соблюдаются условия теоремы Котельникова?

Я не совсем понимаю причем здесь теорема Котельникова, про наложение спектров все в курсе.
Но я не помню, чтобы в теореме говорилось про минимально допустимое затухание.
Меня устроит алиазинг с ослаблением более 30дБ, поэтому и фильтр такой, но после децимации он не дает
то что требуется, вот в чем вопрос.

Может быть Вы помните из теоремы что-то более глубокое? Поясните пожалуйста свою мысль.

[Самурай]

Спектр похож, еслу уж говорить более подробно, то без децимации система у меня работает на 46кгц с копейками. А когда используется децимация то на около 43кгц и соответственно 21,5кгц на выходе.

Просто у STM32 такой не очень удобный делитель для I2S стоит, по другому сделать пока не получается.

Поэтому и спектр немного другой, но это ничего не меняет, просто горбы немного по частотной оси смещаются, а суть-то остается прежняя.

Первый момент: если все сделано корректно, то таких эффектов, как у Вас на графике АЧХ, не должно быть в принципе.

Момент второй: на мой взгляд, вот эти две Ваши фразы очень слабо между собой согласуются:

Теперь просто выкидываю каждый второй отсчет и получается совсем другой результат.
Fs теперь равно 22кГц.

и

А когда используется децимация то на около 43кгц и соответственно 21,5кгц на выходе.

Так на какой же все-таки частоте у Вас работает ЦАП, когда Вы используете децимацию?

Момент третий: А выполняются ли у Вас правильные соотношения между частотами всех сигналов I2S ЦАПа? Какова частота MCLK, LRCK и SCLK сигналов? В каком режиме работает ЦАП, Slave Mode или Master Mode? Не может быть так, что Ваш эффект вызван тем, что у ЦАП просто срывает крышу?

И еще, Вы смотрели осциллографом, что творится на выходе ЦАПа? И действительно ли когда Вы подаете на вход синус, к примеру 15кГц, он у Вас заворачивается на выходе ЦАП в 7кГц?

А вообще, если есть такая возможность, то лучше конечно скидывать данные на комп и уже там анализировать АЧХ.

[avmsystem]

Так на какой же все-таки частоте у Вас работает ЦАП, когда Вы используете децимацию?
Момент третий: А выполняются ли у Вас правильные соотношения между частотами всех сигналов I2S ЦАПа? Какова частота MCLK, LRCK и SCLK сигналов? В каком режиме работает ЦАП, Slave Mode или Master Mode? Не может быть так, что Ваш эффект вызван тем, что у ЦАП просто срывает крышу?

Не хотел я здесь в дебри лезть, но если подробно, то система такая:
Контроллер STM32F103 имеет встроенный I2S, тактовая 72МГц.
Его предделитель для I2S не слишком гибкий и когда его настраиваешь на 44,1кГц,
он дает погрешность 6.29%(при тактовой 72МГц) то есть фактически 46,875кГц.
Когда переключаешь его на 22,05кГц, он работает на 21,63461кГц(погрешность 1.88%).
Такой вот он кривой, кто с ним работал - знает, в даташите это описано.
Соотношение у него между MCLK и LRCK фиксированное 256×FS, что тоже не очень гут, но не так страшно.

Так вот контроллер работает мастером и сам формирует MCLK, LRCK, SCLK.
В связи со всем этим, для того чтобы вся система работала синхронно получается два случая:
1. Без децимации. I2S работает на 46,875кГц, поэтому на этой частоте работает и ЦАП и АЦП.
2. С децимацией. I2S работает на 21,63461кГц, поэтому ЦАП работает тоже на 21,63461кГц, а АЦП работает
на удвоенной частоте т.е. 43,26922кГц.
Соотношения MCLK, LRCK, SCLK не меняются, так что ЦАПу по барабану он молотит и молотит.
А горбы на частотке плывут, это видно и сходится с условиями проведения опыта.
Так что с этой стороны (со стороны цап), я думаю огрехов нет.

И еще, Вы смотрели осциллографом, что творится на выходе ЦАПа? И действительно ли когда Вы подаете на вход синус, к примеру 15кГц, он у Вас заворачивается на выходе ЦАП в 7кГц?
А вообще, если есть такая возможность, то лучше конечно скидывать данные на комп и уже там анализировать АЧХ.

Осциллографом смотрел, синус действительно заворачивается из 15 в 7кГц, но конечно он не такой чистый получается.
На комп скидывать возможности к сожалению нет.