[Alexey_N 0]

Господа, ищутся идеи - как правильно, т.е. быстро и с хорошей точностью, измерить частоту синусоидального сигнала с небольшой частотой. Например 1 кГц. В качестве опоры имеем высокостабильный генератор с частотой, например 10 МГц.

Спасибо.

ЗЫ. Может есть что почитать на эту тему?

[rezident 0]

Огласите величину "хорошей точности" и насколько сигнал на синус похож?

Самый простой способ (ИМХО) - компаратор и схема захвата у какого-нибудь таймера какого-нибдь микроконтроллера.

[Alexey_N 0]

Огласите величину "хорошей точности" и насколько сигнал на синус похож?

Самый простой способ (ИМХО) - компаратор и схема захвата у какого-нибудь таймера какого-нибдь микроконтроллера.

1.Хорошая точность в моем понимании выглядит примерно так:

F = 1 000,001 Гц

или так:

F = 1 000,0001 Гц

2. Думается, что сигнал может состоять из чистого синуса с амплитудой = 1В,

плюс шум, с Urms = 100 мВ в полосе, например 10 кГц.

3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора?

[TED17 0]

3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора?

"Дребезг" компаратора -1мв- приведет при сигнале 1в к точности 10"3 (если отфильтровать шумы)

Да и просто 10мгц:1кгц=10"4, т.е. 7 порядков никак не едет.

[rezident 0]

TED17, ИМХО не правильно считаете. Это вы посчитали относительную погрешность. А Alexey_N интересует абсолютная погрешность, насколько я понимаю, так? Абсолютная погрешность будет не хуже 0,5*10^-10.

По п2. Амплитуда синуса стабильная? Интересует мгновенная частота? Т.е. длительность каждого периода синуса или за какое-то время? За какое?

[Alexey_N 0]

TED17, ИМХО не правильно считаете. Это вы посчитали относительную погрешность. А Alexey_N интересует абсолютная погрешность, насколько я понимаю, так? Абсолютная погрешность будет не хуже 0,5*10^-10.

По п2. Амплитуда синуса стабильная? Интересует мгновенная частота? Т.е. длительность каждого периода синуса или за какое-то время? За какое?

Каким образом была посчитана такая абсолютная погрешность?

Вопрос про амплитуду - интересный, как -то я об этом не подумал, а ведь она действительно может быть нестабильна... Давайте что-ли назначим ей амплитудную модуляцию с частотами в единицы герц и глубиной модуляции - 1%.

Впрочем, ещё более правильно - вообще на это дело забить и выкрутить коэффициент усиления в ограничение! Теперь будет полегче и в плане выделения момента пересечения нуля (точность срабатывания компаратора).

[Lonesome_Wolf 0]

...2. Думается, что сигнал может состоять из чистого синуса с амплитудой = 1В,

плюс шум, с Urms = 100 мВ в полосе, например 10 кГц.

3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора?

 

 

Т.е. SNR 10 дБ. Думается, что в таких условиях желаемая точность вряд ли может быть достигнута.

[Sasok 0]

А чем не устраивает TDC-GP1???

 

А зачем такая точность? :cranky:

[AlexanderX 0]

Существуют, как мне известно, два основных метода измерения частоты.

 

1. Измерение колиства входящих импульсов за единицу времени. Применяется для высоких входных частот.

 

2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Применяется для низких входных частот.

 

Для вашей задачи больше подходит второй метод который за меньшее время измерения даст большую точность. Еще не маловажный момент - стабильность опорного генератора. Если вы хотите получить измерение с точностью 8 знаков, то Вам придется ставить термостабилизированный (не путать с термостатированным) генератор, а это весьма дорогое удовольствие. ;)

[Doctor40 0]

Огласите величину "хорошей точности" и насколько сигнал на синус похож?

Самый простой способ (ИМХО) - компаратор и схема захвата у какого-нибудь таймера какого-нибдь микроконтроллера.

1.Хорошая точность в моем понимании выглядит примерно так:

F = 1 000,001 Гц

или так:

F = 1 000,0001 Гц

2. Думается, что сигнал может состоять из чистого синуса с амплитудой = 1В,

плюс шум, с Urms = 100 мВ в полосе, например 10 кГц.

3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора?

Дребезга компаратора не будет, если сделать компаратору гистерезис. Просто шум приведет к тому, что длительности соседних периодов будут отличаться на некоторую случайную величину. На сколько я понимаю постановку задачи, это и будет основной погрешностью измерения.

Очевидно, что она будет зависеть от параметров шума.

Я бы сперва смоделировал ситуацию (например на Матлабе) чтобы оценить ошибку.

А дальше можно по-простому усреднять, если на это есть время.

Повышение точности равно квадратному корню из числа усреднений.

 

Ну и опорный генератор, само собой, должен быть стабильным.

[Alexey_N 0]

А чем не устраивает TDC-GP1???

 

А зачем такая точность? :cranky:

Прикольная железочка :). Спасибо за наводку, весьма любопытно. Однако меня интересует не столько "железная" реализация вопроса сколько выбор правильного алкогоритма.

 

2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Применяется для низких входных частот.

 

Для вашей задачи больше подходит второй метод который за меньшее время измерения даст большую точность. Еще не маловажный момент - стабильность опорного генератора. Если вы хотите получить измерение с точностью 8 знаков, то Вам придется ставить термостабилизированный (не путать с термостатированным) генератор, а это весьма дорогое удовольствие. ;)

Да, насчет опорного генератора я в курсе, именно такая цацка и применяется. А как расчитывать точность за N периодов, что-то не соображу, может отоварите формулой?

 

3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора?

Дребезга компаратора не будет, если сделать компаратору гистерезис. Просто шум приведет к тому, что длительности соседних периодов будут отличаться на некоторую случайную величину. На сколько я понимаю постановку задачи, это и будет основной погрешностью измерения.

Очевидно, что она будет зависеть от параметров шума.

Я бы сперва смоделировал ситуацию (например на Матлабе) чтобы оценить ошибку.

А дальше можно по-простому усреднять, если на это есть время.

Повышение точности равно квадратному корню из числа усреднений.

Разумеется гистерезис, разговор о "дребезге" - это естественно разговор о влиянии шума на точность измерения периода. Моделировать это дело конечно можно,... но, блинн, опять моделировать, "радиолюбительство" меня уже доконало :(. Может всё-таки как-то наловчиться да посчитать? Уж больно простенькие процессы, наверняка уже сто раз в книжках про буратину всё описано... вот только я торможу, да книжек правильных под рукой нет...

[Stanislav 0]

Существуют, как мне известно, два основных метода измерения частоты.

 

1. Измерение колиства входящих импульсов за единицу времени. Применяется для высоких входных частот.

 

2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Применяется для низких входных частот.

 

Для вашей задачи больше подходит второй метод который за меньшее время измерения даст большую точность. Еще не маловажный момент - стабильность опорного генератора. Если вы хотите получить измерение с точностью 8 знаков, то Вам придется ставить термостабилизированный (не путать с термостатированным) генератор, а это весьма дорогое удовольствие. ;)

Добавлю ещё один метод, основанный на самОм определении частоты, о котором частенько забывают. Вот в этой теме его ранее изложил. До сих пор считаю его самым правильным. Флуд просьба игнорировать.

Для измерения частоты НЧ сигнала способ можно существенно упростить. Если интересно - расскажу как.

А чем термостабилизированный генератор отличается от термостатированного? :blink:

Может, речь о термокомпенсированном шла? Дык, и ему термостат не помешает...

[Гость LordN]

Вот в этой теме его ранее изложил.

я почти чайник в этой теме, где можно почитать/поглядеть подробности метода, для чайников?

[Stanislav 0]

Вот в этой теме его ранее изложил.

я почти чайник в этой теме, где можно почитать/поглядеть подробности метода, для чайников?

Подробности - самО определение мгновенной частоты, которая в случае стационарного гармонического колебания совпадает с просто частотой:

dФ/dt = 1/T,

где Ф - фаза, t - время, T - период.

Из этого следует, что сдвиг частот двух генераторов численно равен отношению сдвига их фаз к времени интервала наблюдения. Для простоты представим, что в начальный момент измерения времени фазы генераторов совпадают. Тогда:

delta F = delta Ф / delta t,

где delta F - сдвиг частоты, delta Ф - разность фаз генераторов в конце измерения, delta t - время измерения. :)

Задача в упомянутой теме была несколько сложнее - там частота была 10 МГц, кроме того, время измерения жёстко лимитировано. Для обеспечения возможности оцифровки сигнала недорогим и точным АЦП (напр., сигма-дельта), я предложил спустить её в "базу", т.е, низкочастотную область, используя в качестве "гетеродина" один из генераторов. Замечательно, что информация о фазовом набеге при таком преобразовании не теряется и не изменяется. Далее всё понятно...

В этом же случае нет нужды в каком-либо частотном преобразовании испытуемого генератора, а частоту опорного можно просто поделить на 10 000 (только большой джиттер делителя при этом нежелателен). В качестве анализатора вполне можно использовать комп, а сигналы просто подать на вход аудиоплаты! Далее, "заграница нам поможет" своей матлабовской аватарой. :)

От влияния шумов и джиттера генераторов можно избавиться увеличением времени измерения.

 

ЗЫ. Это всё "на пальцах". При необходимости, могу расписать подробно.

[rest1234 0]

я видел пример реализации на микроконтроллере устройства для выявления скрытой проводки. Там микроконтроллер отделял волны с частотой сети переменного тока путём подачи усиленных волн на вход таймера-счетчика микроконтроллера.