[_4afc_ 25]

Я так понимаю на усилитель это не повлияет у него полоса от 0 до 2МГц.

 

Я надеюсь это исходит из того, что до усилителя эта полоса ограничена у вас входной цепью в виде НЧ фильтра на 2МГц с подавлением 80дБ вне полосы пропускания?

[djhall 0]

Я надеюсь это исходит из того, что до усилителя эта полоса ограничена у вас входной цепью в виде НЧ фильтра на 2МГц с подавлением 80дБ вне полосы пропускания?

Ну вообщето я имел ввиду усилитель с фильтром нижних частот. Усилитель и за ним фильтр. Зачем ставить фильтр на вход и добавлять к и так малому сигналу дополнительный шум от фильтра и затем его усиливать на 80dB, лучше поставить после усилителя. Или нет?

[Lmx2315 3]

Можете объяснить попроще и поподробнее или отослать к литературе? Полоса обработки - это полоса пропускания АЦП? Я так понимаю на усилитель это не повлияет у него полоса от 0 до 2МГц. У АЦП полоса пропускания 600МГц. Так чем мне грозит сужение полосы?

..допустим вы оцифровываете на чстоте 400 МГц , значит полоса обработки у вас 200 МГц. Когда вы начинаете складывать и усреднять 100 отсчётов, это как бу-то вы свою полосу обработки ссужаете до 2МГц, причём так как кроме усреднения больше никакой фильтрации нет - то вы ещё и многое теряете, потому что все шумы из зон найквиста прямиком складываются в вашу рабочую полосу, где суммируются как корень из суммы - так как белый шум.

А вот если бы вы перед децимацией профильтровали поток до полосы в 2 МГц , а затем перешли на каждый сотый отсчёт - то выиграли бы в С/Ш , но как уже выше было сказано - выигранные шумы, были бы порождением самого АЦП и всякого внеполосного что вы сами не отфильтровали бы до этого. Никакого выигрыша в полос 2МГЦ по критерию Сигнал/шум не будет.

з.ы.

по крайней мере я так считаю.

[Xenia 39]

Проблемы автора темы живо напоминают мне проблемы ЭЭГ (ЭлектроЭнцефалоГрафии), где исходный сигнал мал, но его необходимо оцифровать с максимально возможным разрешением. В таких случаях используются входной усилитель с коэффициентом усиления порядка х1000, а то и совместно с PGA АЦП, который дает еще дополнительное усиление на порядок.

 

Однако автор темы заявил об усилении 80db, что соответствует усилению в миллион раз. Это много. Очень. И тут проблема даже не в том, что входной усилитель имеет собственные шумы, а в том, что исходный сигнал, как правило, не бывает настолько чистым, чтобы после усиления в миллион раз выглядеть прилично. Фактически это требование означает 1 мкВ на шкалу, а в таком масштабе ожидать малошумящий сигнал не приходится. Да и вообще, на уровне единиц микровольт всё живет своей бурной жизнью даже в отсутствие полезного сигнала. Это и емкостные наводки от сети, и даже радиоволны.

 

Например, при съёмке ЭЭГ делают специальную комнату, где все стены, пол и потолок представляют собой металлические экраны (хотя поклеить поверх них обои можно). Т.е. проблема шума тут даже не аппаратного свойства, а исходно присуща самому сигналу. При этом одни лишь методы цифровой фильтрации помочь тут не могут, т.к. при таком масштабе усиления проблематично даже удержать сигнал в пределах шкалы АЦП, т.к. он норовит зашкалить вверх или вниз уже лишь по причине своего дрейфа, не говоря уж об амплитуде шума. А оцифрованный сигнал с зашкалами малопригоден для цифровой обработки, т.к. в области зашкала прибор фактически слепнет.

 

Поэтому, хочешь или не хочешь, но входной усилитель обязан быть одновременно и фильтром. Причем, зачастую очень сложным фильтром, отсекающим не только слишком высокие частоты (выше частоты дискретизации АЦП, но и крайне низкие (компенсация дрейфа), а то и иметь эффективное подавление на частоте 50 Гц, если от сетевой помехи не удалось избавиться экранированием.

 

Что касается оверсамплинга, то теоретический предел его возможностей - это "интегрирующий" АЦП, например, типа сигма-дельта. Такой АЦП можно условно представить себе, как бесконечно частый оверсамплинг с последующим усреднением. Такой АЦП сгладит шум настолько, насколько это возможно при заказанной периодичности оцифровки, но полностью подавить шум не сможет. Формула улучшения соотношения сигнал/шум пропорционально квадратному корню из числа оверсамплов при больших значениях N уже несправедлива, т.к. реально эта зависимость скоро выходит на горизонталь, где дальнейшее увеличение N проку не дает. Т.е. практически с помощью оверсамплинга можно получить еще один десятичный знак и не более того.

 

Кроме того, оверсамплинг на высоких частотах дискретизации сопряжен со сложностью накопления сумм, т.к. DMA складывать не умеет, а вызов процедуры прерывания (внутри которой очередное измерение суммировалось бы с предыдущими) дорог по времени. Тогда как сигма-дельта АЦП хороши лишь на частотах до десятков КГц, а выше их достоинства быстро испаряются. Тем не менее, мне пришлось их упомянуть, поскольку в интервал 0-2 МГц они входят, хотя и не охватывают весь этот интервал целиком. Для целей ЭЭГ ничего лучше сигма-дельта АЦП нет, но как быть при частотах под мегагерц, дать совет не могу (не сталкивалась до сих пор с такой задачей).

[dxp 53]

Однако автор темы заявил об усилении 80db, что соответствует усилению в миллион раз. Это много. Очень.

Откуда миллион? 80 dB по напряжению - это десять тыщ.

[Xenia 39]

Откуда миллион? 80 dB по напряжению - это десять тыщ.

 

Виновата. Сюда ходила - Онлайн-калькулятор децибел. Ввела в левое окошечко 80, нажала на кнопу "Конвертировать в %", получила миллион, а что это проценты, от радости забыла. :)

[djhall 0]

Вот например существует такой прибор http://www.olympus-ims.com/en/ut-flaw/epoch1000/. Пишут что он имеет усиление аж до 110dB. Как же они его так сделали?

[Lmx2315 3]

Вот например существует такой прибор http://www.olympus-ims.com/en/ut-flaw/epoch1000/. Пишут что он имеет усиление аж до 110dB. Как же они его так сделали?

..в какой полосе у него такое усиление?

 

..там написано до 26 мгц полоса приёма ресивера но это не означает что он и усиливает всю эту полосу.

Сказано что тип сигнала - типа меандра, вполне возможно что там как раз согласованная ускополосная фильтрация решётчатым фильтром. Даже скорее там БПФ большой стоит и смотрят в конкретных бинах палки.

Я так понял прибор сам синтезирут тестовую последовательность, значит она синхронна с тактовой АЦП. Следовательно палки спектра будут ровненько стоять в бинах и не будут размазываться, подобрав соответствующее окно БПФ можно вытянуть очень слабые сигналы, синхронный приём.

[ViKo 1]

Я посчитал шум, написал результат: 10 mV. По отношению к полной шкале: 1%. Обо что ломаете копья?

[Lmx2315 3]

Я посчитал шум, написал результат: 10 mV. По отношению к полной шкале: 1%. Обо что ломаете копья?

..коли так, то как выше было уже верно замечено у человека в качестве шума внешние помехи, которые отнюдь не похожи на белый шум.

А это: плавает смещение, 50 гц и прочие и усреднением их не победить вообще.

[ViKo 1]

..коли так, то как выше было уже верно замечено у человека в качестве шума внешние помехи, которые отнюдь не похожи на белый шум.

А это: плавает смещение, 50 гц и прочие и усреднением их не победить вообще.

Низкочастотные? Я не припомню, чтобы писалось именно об этом. Если шум несинхронный с сигналом, а кадры сигнала синхронные, то усреднение даст результат.

[Lmx2315 3]

Низкочастотные? Я не припомню, чтобы писалось именно об этом. Если шум несинхронный с сигналом, а кадры сигнала синхронные, то усреднение даст результат.

..если помеха низкочастотная а полезный сигнал высокочастотный, то на интервале усреднения мы не избавимся от нч помехи, скорее от полезного сигнала, имхо.

Я подозреваю что "помехи" выглядят как кривые синусоиды на осцилографе с наложенным сигналом на неё, всё это либо забивает АЦП, либо до анализа вообще дело не доходило .

А то от таких помех можно было бы избавится разделительным конденсатором .

з.ы.

я просто пытаюсь найти объяснение жутким помехам у т.с. если резистивный шум в полосе получается так мал. Есть ещё вариант что усилок подвозбуждается и генерит шум (с таким-то усилением и в такой-то полосе! вполне возможно)

[Xenia 39]

..коли так, то как выше было уже верно замечено у человека в качестве шума внешние помехи, которые отнюдь не похожи на белый шум.

А это: плавает смещение, 50 гц и прочие и усреднением их не победить вообще.

 

Если шум не белый, то это только лучше по части фильтрации от него. :)

 

А на счет 50 Гц расскажу новогоднюю историю с секретом, который я до сих пор так и не разгадала. Подарили мне однажды под Новый Год демо-плату на АЦП марки ADS1292ECG от TI. Я таким подаркам всегда сильно радуюсь :). Как явствует из названия (ECG), позиционируется этот АЦП для электрокардиологии, а отличается от прочих тем, что у него в одном корпусе находится спаренный АЦП на два канала, которые работают абсолютно синхронно (иначе он не умеет), поскольку конструктивно там не мультиплексор на входе, а реально по отдельному АЦП на каждом канале стоят. В той же серии бывает еще 4-, 6- и 8-канальные варианты (последняя цифра в названии), но уже гораздо более дорогие.

 

Спустя какое-то время я решила его к делу приспособить, где для двух каналов хорошая синхронность была нужна. Сунулась в схему, а аналоговый вход на плате только один! Оказалось, что оба канала АЦП измеряют один тот же входной аналоговый сигнал, только один канал через ФНЧ, а другой через ФВЧ. Причем фильтры стоят предельно простенькие - RC-цепочка из резистора и конденсатора, только одном случае резистор проходной, а конденсатор об землю, а в другом случае проходной конденсатор, а об землю резистор. И номиналы у них даже одинаковые в обеих плечах.

 

Ну, а дальше DSP-процессор мыслит над результатами измерений и наружу выдает в оцифрованном виде один единственный синтетический канал. Спрашивается, как это он делает? Сперва я подумала, что он так наводку 50 Гц фильтрует, складывая измерения по обеим каналам. Но потом сомневаться стала, т.к. зачем заниматься таким мазохизмом, когда можно было бы сложить сигналы после обоих фильтров еще на аналоговой стадии, посредством какого-нибудь ОУ, вместо того, чтобы оцифровывать отдельно низкочастотную и высокочастотную составляющие сигнала?

 

Или все-таки с точки зрения ЦОС такое разделение может быть полезно? Т.е. чтобы не просто складывать, а какую-нибудь хитрую операцию с обоими цифровыми каналами произвести?

[_pv 61]

..допустим вы оцифровываете на чстоте 400 МГц , значит полоса обработки у вас 200 МГц. Когда вы начинаете складывать и усреднять 100 отсчётов, это как бу-то вы свою полосу обработки ссужаете до 2МГц, причём так как кроме усреднения больше никакой фильтрации нет - то вы ещё и многое теряете, потому что все шумы из зон найквиста прямиком складываются в вашу рабочую полосу, где суммируются как корень из суммы - так как белый шум.

шумы сложатся если просто продецимировать совсем без фильтрации, усреднение это всё-таки НЧ фильтр с 20дБ/дек подавлением, так что шумы даже простым усреднением задавятся хорошо.

по сравнению с абсолютно идеальным прямоугольным фильтром перед децимацией который отрезает вообще всё в ноль не позволяя ВЧ спектру отражаться, у усреднения шумов вроде только в два раза больше будет (или в корень из двух?).

если правильно помню, у RC цепочки в полосе от 0 до 2*PI/R/C и в полосе от 2*PI/R/C до бесконечности RMS шума (или там мощность была?) одинаковые если проинтегрировать.

а у скользящего среднего помимо 20дБ/дек еще и провалы в 0 на кратных частотах и в среднем чуть-чуть лучше подавление. так что имхо дополнительно фильтровать вместо усреднения нужно если только десяток другой процентов уменьшения шума принципиален.

 

[ViKo 1]

Топикстартер говорил не только об усреднении рядом стоящих отсчетов, а и об усреднении отдельных кадров сигнала. Если эти кадры синхронизированные, то их усреднение даст эффект. Полоса сигнала при этом не теряется.

Если кадры несинхронные, то для БПФ все равно будет выигрыш.