Здравствуйте!
Подаю на вход АЦП синус на частоте 2,5 МГц с генератора.
Частота сэмплирования 8 МГц.
Делаю преобразование Фурье.
Вижу синус на 2,5 МГц.
Но кроме него вижу еще синус на 3МГц, который по уровню меньше на 45 дБ.
Начинаю смещать полезный сигнал вверх по частоте. Лишний сигнал при этом ползет вниз. Они встречаются на частоте 2,67 МГц, после чего начинают расползаться в разные стороны.
2,67 * 3 = 8 МГц.
Появление лишней частоты как-то связано с частотой дискретизации?
Это вообще нормально?
Если нормально, то как с этим бороться?
Если не нормально, что может быть причиной?

Полезный мне сигнал находится в полосе от 2 до 3 МГц.
В принципе я могу менять частоту сэмплирования, но 8МГц и так является компромисом по многим параметрам.

Спасибо за помощь.
Если мало информации, могу что-то уточнить...

Вообще не плохо было бы увидеть схему включения. Очень похоже на нелинейность цепи на входе АЦП, которая порождает вторую гармонику вашей синусойды. Т.е. подаете синус на 2.5 МГц, вторая гармоника соответственно - 5 Мгц. Учитывая что частота дискретизации 8, то вы и видите ее на трех мегагерцах. Соотвественно, при увеличинии частоты они как раз на 2.66666(6) должны встретиться.

Неплохо бы литературу по ЦОС почитать. Марпла, например.

Спасибо!
Схему подключения прилагаю...


Спасибо и на этом...

А если после транса спектр посмотреть?С генератора сигнал чистый(2-я гармоника)?

Я тоже склоняюсь к тому, что это гармоника генератора. Хотя, автор темы абсолютный уровень сигнала не привёл, а если он мал, это может быть вызвано нелинейностью ХП самогО АЦП.


2 Wassja
Если нет спектроанализатора, попробуйте подавить 2-ю гармонику генератора LC-фильтром. Можно ФНЧ, а можно - и режекторным. Если её уровень заметно упадёт - используйте генератор с меньшим уровнем искажений.
И сообщите, каков уровень входного сигнала относительно полной шкалы АЦП?

Тогда крайне уместным будет соорудить перед АЦП полосовой фильтр на этот диапазон. Такой фильтр может значительно улучшить отношение сигнал/шум+помеха после преобразования. Амплитудные и фазовые искажения, вносимые фильтром, можно исправить уже в цифре, если они нежелательны.

ЗЫ. А кондёр на выходе осциллятора зачем? И какой АЦП применяется?

Чтобы не было таких фокусов нужно antialias фильтр ставить (и хороший) так, чтобы частоты больше 4 МГц (8 Мгц sampling) на вход не попадали вообще.

За генератор я ручаюсь. Точно смотрел на спектроанализаторе.
Но после трансформатора еще не смотрел. Обязательно попробую, но это теперь в понедельник....



Генератор стационарный, в нем сомнений нет.
В штатном режиме источник дает сигнал в указанной полосе (2..3 МГц), остальное фильтруется.

Уровень сигнала при данной проверке очень большой, близок к максимальному для АЦП. Т.к. лишняя частота на 45 дБ меньше основной, то она при более слабом сигнале просто не заметна, т.к. она падает вместе с уровнем основного сигнала.
Кондер на выходе осцилятора сделан для того чтобы гармоники от частоты дискретизации не шумели на аналоговую часть.
Используется АЦП AD9235 (12 разрядов).



Теоретически они как раз и должны быть отфильтрованы, а в данном эксперименте отсутствуют по определению.

Присоединяюсь к rudy_b, необходимо перед АЦП поставить фильтр Найквиста (с частотой среза равной половине частоты дискретизации), чтобы небыло наложений после оцифровки.

Да нет, скорее всего это гармоника вызванная нелинейностью аналогового тракта, никак ее не отфильтровать


Вот собственно и лишнее этому доказательство...


ммммммммм... это определенно что-то новенькое

Практически меня убедили...
А что делать с нелинейностью входных цепей?
Все цепи есть на рисунке...


Там генератор. У него сигнал прямоугольный. Гармоники идут до 200 МГц. Они имеют вполне заметный уровень и наводятся на приемник, который находится в непосредственной близости. Конденсатор (пики) этот сигнал делает более похожим на синусоиду и гармоники уходят. Может с точки зрения большой теории это неправильно, но эффект я вижу глазами...

Если есть спектроанализатор, воткните его прямо на вход АЦП и посмотрите. Можно через трансформатор. А сигнал с генератора поступает прямо на вход АЦП (через показанный трансформатор) или есть не показанный аналоговый тракт?

Маловероятно, чтоб транс так гундел... Тогда были бы нечётные гармоники.
Как правильно пояснил ув. Михаил_К, здесь Вы имеете дело со второй гармоникой генератора. Где она возникает - и предстоит выяснить.
Скажу с ходу, что такая величина собственных нелинейных искажений для хорошего 12-битного АЦП слишком велика.

Что значит не заметна?
Попробуйте снизить уровень сигнала, скажем, на 6 дБ, и посмотреть, на сколько уменьшится "лишняя частота". Если более, чем в 2 раза - неправильно подключен вход АЦП, или есть перегрузка входа по уровню сигнала.

Это непонятно, и, более того, не правильно.

Давайте полную схему узла, а также схему эксперимента. С указанием всех номиналов компонентов. Для объяснения столь аномального поведения устройства слишком мало данных.

Подождём до понедельника.

если это именно тот случай - то тогда только замена аналоговых комплектующих во входной цепи. Физику не обмануть. Но может и пересмотреть концепцию целиком - ибо нельзя ожидать прецезионно малых НИ от малоразмерного ферритового изделия, например. Потому нужно учесть мощность сигнала на входе. Иногда выгоднее ослабить сигнал аттенюатором, в транс подавать милливольты, а потом услилить внутренним усилителем...

Но это для стохастических сигналов. Если предполагается, что на входе будет лишь одна синусоида - то можно все компенсировать программно.

"Двое смотрят в лужу, один видит лужу, другой - отраженные в ней звезды"(А.Довженко)
Если все правильно развязать по питанию(!!!) и экранировать(в крайнем случае) то ничего подобного быть не должно - от космических кораблей, что бороздят просторы оперного театра, до банальных мобилок - везде цифровые устройства запитывают меандром и не случайно.
я не знаю Ваш конкретный АЦП но то что Вы прибавляете ему джиттера - 100%, при этом УВХ работает тоже ХЗ в каких режимах . Правда так конечно можно, подняв мощность генератора до десятков милливат и заставляя сами цепи АЦП получать из синуса меандр - но это далеко не тот случай...
Вобщем я бы перепроектировал плату, а не придумывал экзотику, при том, что в тысячах других приборов она(экзотика) почему-то не понадобилась...

Простите, но я не понял, что есть "фильтр Найквиста" для данного конкретного случая? И при чём здесь половина частоты дискретизации?

То есть, Вы считаете, что гармонику, вызванную нелинейностью аналогового тракта, так-таки никак не отфильтровать?

Гармонику - можно, в посте выше я на это явно намекаю . Но если это какой-то приемник(радиомодем, например) где сигнал сложный + еще помехи совершенно не коррелируемые с сигналом - это уже исключено.

Сейчас сигнал поступает с генератора на KT3 и KT4. Если убрать конденсатор с осциллятора то разницы не будет. Но в рабочем состоянии есть еще довольно чувствительный приемник, который ловит гармоники.



Если крутить уровень сигнала, то лишняя частота изменяется вместе с основной децибел в децибел. Только отстает на 45 дБ. Прибавляем 1дБ - прибавляется на 1дБ, убавляем на 5 - убавляется на 5.

Вероятно, мы с Вами пользуемся различными лексическими отправлениями. Поскольку явно я прочитал лишь это:Вот и кумекай, о чём же Вы соизволили поведать, и как это следует понимать.

Не нужно выдумывать. Читайте условия, и обрящете.

Ага, понятно. Перегрузки по входу нет.
Но рабочая схема всё равно нужна. Могут быть засады, навроде постоянки на выходе генератора и др.

ЗЫ. В музее Константина Васильева были?

Да я вообще не настаиваю на этом конденсаторе.
При разводке место для него оставили, а по обстановке посмотрим стоит ли припаивать.
В предыдущей версии устройства с экранировкой были большие проблемы, сейчас есть шанс сделать хороший экран.
По питанию вроде все развязано.
Попробую выбросить этот конденсатор, может быть что-то станет лучше...
А по поводу номинала R14 что-нибудь посоветуете?
А прежде чем перепроектировать плату хотелось бы разобраться что не так с этой, причем конструктивно, чтобы знать, что в новой плате все будет правильно...



А кроме номиналов, что еще нужно от рабочей схемы? Дальше идет процессор и всякая другая периферия, которая к описываемому случаю отношения не имеет.
А постоянка с генератора не должна пройти с C6.
Да и вообще пенять на генератор за десятки тыр евро (Rohde&Schwarz SMIQ) я бы не стал...

В музее не был. Был на выставке очень давно. А есть? Сходил бы...

Было написанно еще до Вашего замечания ...


Прочел что автор семплирует на 8 MHz, делает FFT, применяет АЦП высокого разрешения, а синусоидой что-то там тестит, чем не aDSL? Не радио, но модем)))


Да... странно. тогда еще раз наставиваю на поверке генератора, хоть он, по словам автора - "стационарен" ... Кг < 1% не такой уж и низкий параметр, может быть его рабочим...

Этим кондёром Вы насилуете осциллятор. Он не предназначен для работы на большую ёмкостную нагрузку, и будет гонять большие токи через выходные ключи, что негативно скажется как на чистоте его спектра (уровне джиттера, как правильно указал ув. DRUID3), так и на энергопотреблении.
Далее, выбор осциллятора для АЦП - это отдельный вопрос. Галимые, предназначенные для тактирования цифровых устройств, в большинстве случаев не подходят для А/Ц преобразования на такой частоте.
Помехи на приёмный тракт, скорее всего, обусловлены неправильным выбором частотного плана, а также не слишком качественной разводкой ПП (уж простите).

Экранировать нужно. Это как отченаш. Но экран не всегда помогает на 100% - нужен ещё грамотный выбор компонентов, их размещение и трассировка. В первую очередь нужно экранировать не АЦП, а радиоприёмный тракт.

Можно использовать осцилляторы с синусом на выходе. В противном случае, подавляйте гармоники генератора с помощью специальных фильтров (Murata), или последовательной RC (RLC)-цепочки, на худой конец.
Проектирование системы сбора данных, по моему разумению, нужно начинать с расчёта схем источников электропитания и опорного генератора. В качестве последнего нужно брать прибор с хотя бы декларируемым в даташите джиттером.

Дык, советовать пока нечего. Схэма нужна, тогда повод для обсуждения и появится...

Бред.

...................................
PS. Пардон абшибка. Возражение снимается.

А я бы - стал.
Пока бы самолично не удостоверился в его характеристиках. Которые можно получить только у метрологов.
Го.но мамонта тоже десятки тыр евро стоит. Но это не значит, что в нём нельзя сомневаться.

Есть. В Лианозове. От метро "Алтуфьево" пешком идти в сторону лианозовского парка минут 15 (Череповецкая, д.3). Можно и на автобусе проехать.
Был ещё музей в Казани. Шаймиевские недоноски его здорово потратили - не по сенькам шапка, видать.

Думаю, что вам следует научиться лучше пользоваться анализатором спектра.




Не поленился, раз уж сегодня на работе, включить генератор. Не знаю какой у именно SMIQ у вас (их несколько разновидностей), а я включил R&D SMIQ 03B. Так вот, на обозначенных вами частотах на выходе генератора вторая гармоника находится на уровне минус 48 дБ.

А генератор на самом деле хороший, один из лучших, что мне доводилось встречать .



А к этому замечанию отнеситесь очень серьезно. Ну нельзя на выход генератора кондер так вешать.
А для того, чтобы уменьшить влияние на приемник, действительно нужно правильно проектировать схемы питания и конструкцию. Помните, что аналоговые и цифровые земли должны соединяться в одной точке. Передавать сигналы с аналоговой земли на цифровую лучше при помощи элементов, имеющих гальваническую развязку, ну или на крайняк, дифференциальными связями. Трансформатор, который стоит у вас на схеме, является прекрасным решением для этого. Делайте разрез земель прямо под ним.


И в качестве дополнения. Если боевая схема, которая стоит перед АЦП, обеспечивает необходимое подавление частот выше частоты найквиста, то в принципе вам и переделывать-то вход АЦП не нужно. Просто когда тестите с генератора, поставьте на выход генератора фильтр, который обрежет эту гармонику. И тестируйте наздоровье.

Гы... И что, такое дерьмо стОит большие тыщи денег???

Да, видимо мне не дано видеть мир в тех же красках, что и Вам Где бред? Я же описАл условия указанные автором!

Почему дерьмо? Вы знакомы с его функцинальностью? А характеристиками?
Мне он очень нравится. Нужно только уметь пользоваться

Я недавно видел на выставке одиз из последних векторников Agilent. Дык там вообще при включении сигнала OQPSK, тактовая на уровне минус 45 дБ торчит. А стоит он около 100 зеленых килорублей.

Большое спасибо всем, кто принял участие в обсуждении.
Проблема решилась просто - лишнюю гармонику действительно давал генератор.
Причем она в процентном отношении растет вместе с уровнем сигнала на основной частоте.
Раньше ее видно не было, т.к. таких сильных сигналов не подавал...