[Stalker2727 0]

Помогите пожалуйста правильно подставить данные в программу FilterPro от TI при расчете ФНЧ:

 

Gain (A0) = (1V/V 0dB ???)

Passband Frequency (fc) =

Allowable Passband Ripple (Rp) = (3дБ при Баттерворте ???)

Stopband Frequency (fs) =

Stopband Attenuation (Asb) =

 

Разрядность АЦП МК ATmega16 составляет 10 бит, что при преобразовании дает 2^10=1024 уровней динамического диапазона или 20*log(2^10)=60,2 дБ. Для уменьшения погрешностей АЦП частота дискретизации должна составлять максимум 15 кГц. Согласно теореме о дискретном представлении (теорема Котельникова), частота дискретизации должна быть, по крайней мере, в два раза большей частоты сигнала. Таким образом, максимальная частота сигнала равна 15 / 2 = 7,5 кГц.

 

 

[maksimp 0]

Подозреваю что Stopband Attenuation (Asb) нужно 45 а не -45. Слово "Attenuation" уже предполагает в себе минус.

[Stalker2727 0]

Данные представленные на скриншоте идут по умолчанию при первом запуске мастера. В место них мне нужно подставить свои данные. Я не очень понимаю как их находить. Возможно кто то уже пользовался данной или аналогичной программой для своих разработок и сможет мне помочь.

[Myron 0]

...мне нужно подставить свои данные. Я не очень понимаю как их находить. Возможно кто то уже пользовался данной или аналогичной программой для своих разработок и сможет мне помочь

 

Это вопрос не по программе - как ей пользоваться. Пока не придумали программ, которые сами могут находить то, что Вам надо и сами подставлять в себя для дальнейших вычислений.

Все требования к фильтрам должны быть выработаны (или высосаны из пальца) Вами.

[Stalker2727 0]

Это вопрос не по программе - как ей пользоваться. Пока не придумали программ, которые сами могут находить то, что Вам надо и сами подставлять в себя для дальнейших вычислений.

Все требования к фильтрам должны быть выработаны (или высосаны из пальца) Вами.

Не много не понял смысл ответа. Программа производит математический расчет элементов ФНЧ по заданным значениям. Чтобы подставить эти самые значения в программу их необходимо не "высосать из пальца", а рассчитать. Вопрос в том, как это сделать на основе данных, представленных в первом сообщение? Интересуют конкретно формулы.

 

[GDI 0]

Программа работает по исходным данным, которые Вы должны ей предоставить. Какова должна быть частота среза фильтра, какова нелинейность в полосе пропускания, каково ослабление в полосе задержания и т.д., всё это Вы должны определить и сообщить программе, а уж она потом рассчитает Вам коэффициенты фильтра.

 

Вообще, раз это новая тема, то надо бы объяснить что же Вы делает, для чего этот фильтр, для людей которые не знают предыстории (да и для тех кто знает, лучше иметь всю информацию в одном месте).

[Stalker2727 0]

Есть необходимость оцифровать сигнал в пределах -10..+10В, в качестве АЦП используется интегрированный АЦП микроконтроллера ATmega16. Было решено использовать ОУ дифференциального включения для смещения диапазона входного сигнала в предел 0..5В (предел измерения АЦП МК ATmega16). На входе АЦП необходимо установить ФНЧ с частотой среза 7,5кГц (расчет в первом сообщение). Для расчета ФНЧ решил использовать программу FilterPro. Вся проблема заключается в том, что моих скромных знаний не хватает, чтобы определиться какие именно значения необходимо подставить в моем случае в окне мастера (скриншот в первом сообщение).

 

Gain (A0) = ?

Passband Frequency (fc) = ?

Allowable Passband Ripple (Rp) = ?

Stopband Frequency (fs) = ?

Stopband Attenuation (Asb) = ?

 

Буду очень благодарен, если кто-нибудь мне поможет разобраться. Также интересуют советы по тому, какого порядка должен быть ФНЧ и какой вид реализации лучше выбрать.

 

[Гость TSerg]

Искать на тему анти-алиасинговый фильтр ( Anti-aliasing Filter )

Критерий - снизить погрешность от наложения до требуемого уровня.

К примеру, не выше погрешности квантования.

 

Если использовать фильтр Баттерворта, который имеет АЧХ

K(w)^2 = (1 + (w/wc)^2*n)^-1

 

то при требовании K = 1000 ( 60 дБ ) и w/wc = 2 ( 15 кГц / 7.5 кГц )

получаем

n = Lg(k^2-1)/(2*Lg(2)) ~ 10

 

Т.е. достаточно фильтра Баттерворта 10-го порядка.

 

Для эллиптического - меньше.

 

Вроде так :)

 

Сейчас обычно схемотехнически ставят ФНЧ первого порядка на RC и фильтр высокого порядка на переключаемых конденсаторах ( микросхема )

[Myron 0]

Искать на тему анти-алиасинговый фильтр ( Anti-aliasing Filter )

Критерий - снизить погрешность от наложения до требуемого уровня.

К примеру, не выше погрешности квантования.

 

Если использовать фильтр Баттерворта, который имеет АЧХ

K(w)^2 = (1 + (w/wc)^2*n)^-1

 

то при требовании K = 1000 ( 60 дБ ) и w/wc = 0.5 ( 7.5 кГц / 15 кГц )

получаем

n = Lg(k^2-1)/(2*Lg(0.5)) ~ 10

 

Т.е. достаточно фильтра Баттерворта 10-го порядка.

 

Для эллиптического - меньше.

 

Вроде так :)

Ув. Сталкер27, Вам должно быть понятно, что аналоговый фильтр 10-го порядка теоретически возможен, но практически его делать нет смысла (некоторые правда строят такие). Есть два выхода:

- Применить две интегральные схемы фильтров 5-го порядка на переключаемых конденсаторах (от Махим), поставив перед этой гирляндой и после нее НЧ фильтры 1-го порядка (убрать наложение в этих фильтрах и в последующем АЦП).

- Применить одну интегральную схему фильтра на переключаемых конденсаторах (от Махим), поставив перед ней и после нее НЧ фильтры 2-го порядка (убрать наложение в этих фильтрах и в оследующем АЦП). Итого 9-й порядок. Можно добывить еще один порядок на входе этой гирлянды.

- Наилучшее решение - повысить частоту отсчетов в АЦП в несколько раз. Тогда от частоты среза фильтра до частоты (Fs-Fc =частота отсчетов минус частота среза), будет достаточно пространства, где успешно сработает ФНЧ 4-го порядка или даже 2-3-го (в зависимости от выбранного соотношения частот). Все это считается легко. Наверное Вам очевидно, что большее сотношение позволяет использовать меньший порядок ФНЧ. Но порядок имеет ступенчатое поведение (скажем, для Баттерворта - 6дВ на октаву на один порядок). Поэтому, "методом последовательного приближения" можно получить Вам и только Вам нужный компромиссный вариант.

Ну и последнее. Частота отсчетов вдвое выше частоты среза соответствует теореме отсчетов (Найквиста-Котельникова). Но это теорема ограничительная и она не предлагает методов как это сделать и какие при этом потери качества тракта сигнала (даже применяя ФНЧ огромных порядков). На деле происходит потеря либо качества фильтрации, либо качества очистки наложения спектров, либо обоих. Поэтому надо это соотношение повышать и не морочить себе голову с ФНЧ 10-го порядка.

[Гость TSerg]

Чтой-то я не понял - кому эта сентенция, мне или ТС ?

 

Что ТС спросил, то, в назидательных целях, я ему и выдал.

Будут дальше вопросы - будем совместно вправлять "мозг" ТС.

 

"Правильное решение - следствие большого опыта, большой опыт - следствие большого числа ошибок" (С) чей-то

 

"Лучшим способом обучить является не предоставление решений, но указание путей к ним" © Jeer.

[Гость TSerg]

>что аналоговый фильтр 10-го порядка теоретически возможен, но практически его делать нет смысла >(некоторые правда строят такие)

 

Надо полагать, что в фирме Maxim работают идиоты, если выпускают микросхемы фильтров 5-го, 8-го порядков.

 

>Наилучшее решение - повысить частоту отсчетов в АЦП в несколько раз.

 

Конечно. А еще лучше: использовать DSP-чип, заказать работу на сторону, пригласить пришельцев..

 

 

[Myron 0]

Чтой-то я не понял - кому эта сентенция, мне или ТС ?

Что ТС спросил, то, в назидательных целях, я ему и выдал.

Будут дальше вопросы - будем совместно вправлять "мозг" ТС.

"Правильное решение - следствие большого опыта, большой опыт - следствие большого числа ошибок" (С) чей-то

"Лучшим способом обучить является не предоставление решений, но указание путей к ним" © Jeer.

Ув. TSerg. я и начал свое пространное послание с обращения "Stalker27". А Ваше сообшение использовал для продолжения Вашей выдачи. Извините, если что-то получилось негладко.

 

что аналоговый фильтр 10-го порядка теоретически возможен, но практически его делать нет смысла (некоторые правда строят такие).

Надо полагать, что в фирме Maxim работают идиоты, если выпускают микросхемы фильтров 5-го, 8-го порядков.

Эти фильтры на переключаемых конденсаторах, которые также внутри чипов. И чувствительность АЧХ к разбросу элементов у них значительно меньше, чем у аналоговых. Параметры плавают, практически, только с внешней частотой и линейно от нее (которая может быть легко получена с точностью Е-5...Е-6) (ну и температурой также). Что и позволяет получить стабильные хар-ки. В отличие от чисто аналоговых, когда только для одного звена второго порядка разброс 4-х компонентов определяет разброс частоты среза звена и неравномерность в полосе пропускания от изделия к изделию. В аналоговых фильтрах разброс частоты среза и неравномерность в полосе быстро растет в зависисости от порядка (характеристики звеньев ведь перемножаются), что требует применения сильно прецизионных конденсаторов и резисторов. Поэтому специалисты стараются ограничиваться 4-м порядком в фильтрах с использованием резисторов 1% и конденсаторов 5%. Вы можете найти описания работающей аппаратуры с фильтрами 7-порядка, в которых использованы резисторы 0.5% и конденсаторы 1% и 2%.

 

Наилучшее решение - повысить частоту отсчетов в АЦП в несколько раз.

Конечно. А еще лучше: использовать DSP-чип, заказать работу на сторону, пригласить пришельцев..

У ТС заявлена частота сигнала 7.5кГц, что не ахти как много. Правда он не совсем в теме и, возможно, эта частота высосана из пальца.

Ув.TSerg, Ваше ерничение и 10-й порядок в Вашем сообщении для аналогового ФНЧ и вызвало столь детальное сообщение (старался быть кратким, если что не понятно, постараюсь растолковать). 10-й порядок для аналогового ФНЧ и выбор частоты опроса ровно вдвое выше частоты среза фильтра - это нонсенс. Это даже мои босы-тоже бывшие программисты уже знают.

[Гость TSerg]

Если, что - класс фильтров на переключаемых кондесаторах, это тоже класс аналоговых фильтров.

Одна микросхема MAX291 реализует ФНЧ Баттерворта 8-го порядка.

Две, каскадно соединенные MAX280 - 10-й порядок.

 

С учетом оверсемплинга, потребуется предварительный филтр, не более чем 2-го порядка.

 

То, что предложено ТС - это попытка заставить его думать над соответствием исходных данных и сложностью физической реализации.

 

"Я не предлагаю решения, я заставляю думать" (С)

 

[Myron 0]

То, что предложено ТС - это попытка заставить его думать над соответствием исходных данных и сложностью физической реализации.

"Я не предлагаю решения, я заставляю думать" (С)

OK.

Ваш метод понятен.

У меня несколько отличающийся подход. Меньше загадок - лучше. И вообще: "человек может понять только то, что уже знает".

[Stalker2727 0]

Большое спасибо за ответы. 10-й порядок я конечно даже пытаться собрать не буду, я пологал обойтись максимум 2-4 порядка. За идею с Махим спасибо, я до этого искал готовые решения фильтров, но ни чего кроме К298ФН найти не смог. На сколько я понял достичь предельного значения 7,5кГц проблемно, нужно либо понижать частоту сигнала, либо повышать частоту АЦП???

 

Не много уточню задание, устройство собирается в качестве дипломной работы. Источником аналогового сигнала является генератор шума Г2-57. В принципе использовать его предельную частоту сигнала не обязательно. Если мой вывод выше верен, то не используя внешнего АЦП остается только понизить частоту подаваемого сигнала = ФНЧ меньшего порядка?

 

Мне хотелось бы уйти от всех усложнений схемы, сделать максимально простой вариант. Мне важно, чтобы моя разработка работала.