Jump to content

    
Sign in to follow this  
krdmitry

Измерение частоты на МК

Recommended Posts

Всем доброго дня!

Появилась задача измерения частоты на МК, прошу совета.

Исходные условия:

* LC-контур генерирует частоту около 8 кГц, сенсор - катушка. Изменение частоты резонанса при приближении предмета используется для дальнейших вычислений.

* Надо обеспечить разрешение по частоте не хуже 10-3 Гц, лучше - 10-4.

* Измерение всегда проводится в два этапа: без предмета и сразу же с предметом, чтобы исключить влияние long-term stability у кварца, а также термоэффектов у катушки и конденсатора.

 

Предполагается реализовать на STM32 с 32-битным таймером в input/capture, с накоплением некоего кол-ва периодов входного сигнала в течение 1-5 сек.

 

Вопросы:

1. Как правильно выбрать тактовый генератор для МК под эту задачу? Предполагаю TCXO, на 24 Мгц.

2. Какие погрешности и как надо учитывать для данной задачи? Со систематической (дискретность таймера) понятно, как правильно учесть джиттер TCXO и аналоговые шумы?

3. Рекомендации по защите от шума?

 

Спасибо!

Share this post


Link to post
Share on other sites

На мой взгляд Вам нужно делать автономный измеритель периода с тактовой частотой 10-100 МГц а МК будет только управлять измерениями и соответственно считывать результат.

Тогда и задирать частоту процессора не потребуется.

Share this post


Link to post
Share on other sites
На мой взгляд Вам нужно делать автономный измеритель периода с тактовой частотой 10-100 МГц а МК будет только управлять измерениями и соответственно считывать результат.

Тогда и задирать частоту процессора не потребуется.

 

Т.е. просто внешний КМОП-счетчик с тактовым генератором для него?

 

Не подскажете, как правильно рассчитать погрешность для такого измерения? С систематической мне понятно, а вот как правильно учесть шумы измерительного контура и тактового генератора?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вы правильно поняли насчет простейшего счетчика.

Однако точность измерений будет определяться зашумленностью входного сигнала в случае измерения 1 периода сигнала, ну и стабильностью тактового генератора для счетчика и точностью схем формирования.

Если Вас устроит быстродействие, то я бы предложил считать импульсы за 1000 сек и соответственно иметь точность 10-3 при нестабильности тактового генератора порядка 30-40ppm.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вы правильно поняли насчет простейшего счетчика.

Однако точность измерений будет определяться зашумленностью входного сигнала в случае измерения 1 периода сигнала, ну и стабильностью тактового генератора для счетчика и точностью схем формирования.

Если Вас устроит быстродействие, то я бы предложил считать импульсы за 1000 сек и соответственно иметь точность 10-3 при нестабильности тактового генератора порядка 30-40ppm.

 

К сожалению, 1000 сек совершенно неприменимо. Максимум - 10 сек, не более.

Share this post


Link to post
Share on other sites
К сожалению, 1000 сек совершенно неприменимо. Максимум - 10 сек, не более.

Ну так считайте длительность 8000 периодов с разрешением хотя бы 100нс (~1сек) и пересчитывайте в частоту.

Как раз и получите 1е-3Гц.

А для повышения С/Ш - узкополосный фильтр на ОУ.

Share this post


Link to post
Share on other sites
... Надо обеспечить разрешение по частоте не хуже 10-3 Гц, лучше - 10-4 ...

Ваш проект коммерческий? Есть одно симпатичное решение, пылится без дела

Share this post


Link to post
Share on other sites
* Надо обеспечить разрешение по частоте не хуже 10-3 Гц, лучше - 10-4.
Если Вас устроит быстродействие, то я бы предложил считать импульсы за 1000 сек и соответственно иметь точность 10-3 при нестабильности тактового генератора порядка 30-40ppm.
ТС хочет измерять частоту с абсолютной точностью: 10-3 Гц, (лучше 10-4 Гц),

что соответствует относительной точности: 10-3[Гц]/10[КГц] = 10-7 == 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm).

Это предполагает, что "нестабильность тактового генератора" должна быть, соответственно, не хуже: 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm)..

Share this post


Link to post
Share on other sites
ТС хочет измерять частоту с абсолютной точностью: 10-3 Гц, (лучше 10-4 Гц),

что соответствует относительной точности: 10-3[Гц]/10[КГц] = 10-7 == 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm).

Это предполагает, что "нестабильность тактового генератора" должна быть, соответственно, не хуже: 0,1 ppm, (лучше 0,01 ppm)..

Автору надо матанализ выучить, а Вы ему про пипиэмы говорите. :biggrin:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Автор темы вроде бы ясно пишет, что его интересует кратковременная стабильность. Авторы двух последних постов объясните, пожалуйста, в чем суть вашей иронии

Share this post


Link to post
Share on other sites
Автор темы вроде бы ясно пишет, что его интересует кратковременная стабильность. Авторы двух последних постов объясните, пожалуйста, в чем суть вашей иронии

Встречный вопрос: сможете указать значение для "кратковременной стабильности частоты" обычных ширпотребовских кварцевых генераторов?

 

Цифру назовите, если можно.. И желательно, со ссылкой на datasheet производителя.. ;)

 

Для OCXO, я знаю, производители такие цифры (для short term stability, aka Allan deviation) обычно указывают, но как быть с дешевыми TCXO?

 

Или, как обычно, предлагаете положиться на русское "авось" и сослаться на гиганский опыт разработчика?

 

И будет ли ТС каждый раз ждать прогрева своего устройства в течение 30 минут после его включения?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Предлагаю вам, blackfin, и вам, mcheb, еще раз прочесть пост автора темы, свои реплики; сделать выводы самостоятельно. Возможное решение можно посмотреть тут:

http://www.ti.com/lsds/ti/data-converters/...aramCriteria=no

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this