[Herz 4]

Попробую я объяснить с аналоговой точки зрения.

АЦП и инвертирование каждого второго отсчёта в этой схеме является смесителем с частотой гетеродина Fs/2. Этот смеситель и переносит сигнал в ноль, а низкочастотную засветку вверх.

При этом сигнал гетеродина является меандром и перед "смесителем" должен стоять антиальясинговый полосовой или низкочастотный фильтр.

После смесителя стоит ФНЧ с полосой 2.5Гц, этот же фильтр и производит усреднение. После этого фильтра сигнал прореживается до 10Гц, просто берется каждый 200-й отсчёт.

Но нужно учесть, что стробирующий сигнал должен быть засинхронизирован с принимаемым снаружи этой схемы.

Спасибо, это понятно. Единственно что: написано, что сигнал не прореживается, а именно усредняется и что это происходит не в фильтре Баттерворта, алгоритм которого описан формулой 1. По тексту выходит, что это - последняя операция, а по картинке (Figure 1а) - первая, сразу после АЦП.

 

Мне непонятно, что и почему Вам непонятно. Формулы так написаны для понятности и алгоритмичности. Хотя явно не описано, очевиднлй становится последовательность операций.

Похоже, мы с Вами мыслим как-то ортогонально. Я уже несколько раз попытался объяснить, что и почему мне непонятно. Именно то, что для Вас очевидно. Мне жаль отнимать Ваше время.

 

Спасибо, Oldring, за подробный ответ. Если можно, несколько уточнений.

 

До пункта 4 вроде всё понятно. С основами спектральной инверсии немного познакомился. Правда, здесь особый случай. Инвертирование знака каждого второго отсчёта должно было бы происходить и без всякой спектральной инверсии, просто по алгоритму синхронного детектирования. Ведь каждый второй отсчёт (здесь) соответствует другой полуволне входного сигнала.

 

п.4. Я не понял, где и как это происходит. Об этом в тексте вроде бы ни слова. Поясните, пожалуйста.

п.5. Это и есть, как я понимаю, тот ЦФ Баттерворта, который описан формулой 1. И который (потом) совмещён со спектральной инверсией. Так?

п.6. О скользящем там не упоминается (опять же), сказано просто об усреднении, но, похоже, именно об этом и говорится фразой:

The result is then down-sampled by averaging 200 samples providing an output with a rate of 10 Hz.

п.7. Этой операции я тоже не увидел в составе алгоритма. Или же имненно это и есть усреднение (только не по 256, а по 200, что странно), а нет как раз пункта 6?

 

Действительно запутанно как-то. Если смотреть на картинку (та же Fig. 1a), выходит, что down-sampling выполняется сразу после ADC. Down-sampling (в противоположность over-sampling-у) я понимаю как понижение частоты выборок. Если это то, о чём говорится в приведенной выше цитате, оно выполняется не простым прореживанием, а усреднением.

Хорошо, но зачем? Во-первых, авторы сами сетовали:

The main disadvantages of the DDC112 are its 2 kHz maximum sampling rate ...

Так зачем же ещё понижать? И почему всё-таки в 200 раз? Во-вторых, если усреднять данные сразу после АЦП, получим DC, ведь знак модулирующего сигнала меняется каждый сэмпл.

Таким образом прихожу к выводу, что down-sampling - это последняя операция и картинке не соответствует. Но зачем второй раз фильтровать? Нельзя было господина Баттерворта взять вторым порядком? И с удобными коэффициентами, о которых авторы вроде сами заботились.

[тау 24]

Так зачем же ещё понижать? И почему всё-таки в 200 раз?

Да не переживайте так , Herz. Ну написали они недоходчиво и шут с ним. КГ/АМ :)

200 раз родилось у них потому что перед тем как делить на 256 надо что-то накопить , чтобы не терять сразу 8 разрядов АЦП (если делить отсчеты , взятые на 2 kS ). Поэтому "суммируют" достаточно долго перед делением в фильтре (это имхо- подтвердить в тексте нечем, но и игнорировать 8 младших разрядов - роскошь ) . Но фильтровать с указанными в формуле (1) коэффициентами нужно на частоте выборок 2Ks , чтобы полоса на выходе получилась 2.5Hz (проверил) . Потому наверняка они используют скользящее усреднение (на nnn отсчетах) перед этим самым сдвигом на 8 бит. Тем более что усреднение по 200 позволяет получить нули передаточной характеристики "down -sampl" узла блок-схемы на частотах кратных 10Hz, в том числе и 50 и 60 Hz, дополнительно хорошо подавляя пульсирующую засветку частотой сети.

фраза, которая Вас волнует

The result is then down-sampled by averaging 200 samples providing an output with a rate of 10 Hz.

имхо написана так , что относится уже к результату фильтрации по выражениям (2) (3), т.е. 10HZ - это сэмплы на выход вообще. То что на блок-схеме этому нет подтверждения - да фиг с ним , забейте. Хитрят.

 

Предполагаю, что усреднение перед фильтром они проводят отдельно для сэмплов с каждого интегратора.

 

У них в принципе неудачный подход , с использованием двух отдельных интеграторов отдельно на каждую полуволну сигнала, с двумя конденсаторами, из-за чего вводят процедуру калибровки и 3 таблицы. Не было бы калибровки - два интегратора так бы наинтегрировали отсутствующий полезный сигнал, что мало не показалось бы .

 

Инвертирование знака каждого второго отсчёта должно было бы происходить и без всякой спектральной инверсии, просто по алгоритму синхронного детектирования.

это просто разные наименования с одинаковой сутью У них нету аналогового перемножителя на знак, зато есть числа в микроконтроллере.

[Herz 4]

Да не переживайте так , Herz. Ну написали они недоходчиво и шут с ним. КГ/АМ :)

Ну как же не переживать? Во-первых, к статье у меня интерес практический - намерен разобраться и испробовать идею в "натуре". Возможно, DDC11x - как раз то, что мне нужно. Во-вторых, неприятно же ощущать себя кретином, не понимающим вроде очевидного. :)

 

Спасибо, сейчас алгоритм выглядит логичнее.

 

это просто разные наименования с одинаковой сутью У них нету аналогового перемножителя на знак, зато есть числа в микроконтроллере.

Так Вы считаете, что это одно и то же? Но там они в начале статьи критиковали Wang-а будто за этот же примитивный подход. Его работы найти мне, правда, не удалось.

[Tanya 4]

Спасибо, сейчас алгоритм выглядит логичнее.

 

 

Так Вы считаете, что это одно и то же?

Это разные слова. Лучше даже не сдвигать (не делить), чтобы не терять разрядность. Это же (частично) правильные цифры.

Авторы в отличие от авторов ссылки, которую Вы не смогли найти, фильтруют текущую разность...

Чтобы сгладить шероховатости Наших Отношений, прикладываю то, что смогла найти.

RevSciInstrum_61_1999.pdf

[jam 0]

В теме вроде стоит TIA, а обсуждается интегратор. TIA совершенно не подходит для обсуждаемой темы, поскольку имеет большой шум на низкой частоте. И второе замечание: Какой прок от этой всёй математики, если она ничего не оптимизирует - всё определяется только спектром шума на низкой частоте и полосой, т.е чисто аналоговый подход, цифра тут не при чём.

[тау 24]

Так Вы считаете, что это одно и то же? Но там они в начале статьи критиковали Wang-а будто за этот же примитивный подход. Его работы найти мне, правда, не удалось.

Да, их наверное покоробило то что Ванг использует игровой порт для гетеродина. Разница между ними и Вангом в способе фильтрации. Вроде бы как они пишут что сэмплы у них на частоте 2К (на удвоенной по сравнению с Вангом) , и каждый из них используется в фильтре с этой частотой 2K, а у Ванга реже. Кроме фильтра - разницы нету, ну разве что аналоговый интегратор еще используют по входу и сигму-дэльту , а Ванг более высокочастотные цифровые сэмплы, суммируя их с нужным знаком. Но их недостаток в том что соседние сэмплы от двух разных интеграторов( которые должны быть идеально согласованными - иначе абзац) . Выигрыш от этого , имхо, сомнителен, а геморроя с калибровкой - выше крыши.

 

И второе замечание: Какой прок от этой всёй математики, если она ничего не оптимизирует - всё определяется только спектром шума на низкой частоте и полосой, т.е чисто аналоговый подход, цифра тут не при чём.

Цифровой фильтр не страдает своим собственным фликкер шумом после инверсии спектра, а рожденный в входных аналоговых узлах позволяет подфильтровать

[jam 0]

Цифровой фильтр не страдает своим собственным фликкер шумом после инверсии спектра, а рожденный в входных аналоговых узлах позволяет подфильтровать

Каков смысл применять скажем 51 проц для обработки, если это всё равно идёт в компьютер и там может быть обработано как угодно в реальном времени, тем более , что ацп уже внутри?

"The DDC232 is a 20-bit, 32-channel, current-input analog-to-digital (A/D) converter. It combines both current-to-voltage and A/D conversion so that 32 separate low-level current output devices, such as photodiodes, can be directly connected to its inputs and digitized."

Я бы понял - если бы проц что-то там делал и давал какой-то сигнал в обратную связь, что позволяло бы якобы что-то улучшить. Но этого нет. А так это переливание из пустого в порожнее.

[тау 24]

Каков смысл применять скажем 51 проц для обработки, если это всё равно идёт в компьютер и там может быть обработано как угодно в реальном времени, тем более , что ацп уже внутри?

а кто его знает. может кому-то нужен автономный дешевый приборчик, без связи с PC. или канал связи очень узкий . да мало ли какие причины.

We have successfully developed a simple, high

sensitivity, small, low cost digital lock-in amplifier for the

detection of low-level optical signals, which has a

dynamic range of 103 dB and is capable of recovering

input signals in the pico-ampere range.

[jam 0]

а кто его знает. может кому-то нужен автономный дешевый приборчик, без связи с PC. или канал связи очень узкий . да мало ли какие причины.

Тот же ddc232 даёт 5ppm FS разрешения и имеет вход conv для синхронного детектирования и последовательный интерфейс. То о чём идёт речь было актуально лет 15 назад. ADI сделали уже 128 каналов с ацп. Тут соревноваться трудно. Но вот для быстрых сигналов такого решения пока нет или я не в курсе(ivc102 не в счёт, слишком большой, дорогой и всё-таки довольно медленный) - приходится делать на рассыпухе.

[Herz 4]

Чтобы сгладить шероховатости Наших Отношений, прикладываю то, что смогла найти.

Ну что Вы, Наши Отношения видятся мне безупречно гладкими.

Очередное спасибо за найденный материал.

[Herz 4]

Да, их наверное покоробило то что Ванг использует игровой порт для гетеродина. Разница между ними и Вангом в способе фильтрации. Вроде бы как они пишут что сэмплы у них на частоте 2К (на удвоенной по сравнению с Вангом) , и каждый из них используется в фильтре с этой частотой 2K, а у Ванга реже. Кроме фильтра - разницы нету, ну разве что аналоговый интегратор еще используют по входу и сигму-дэльту , а Ванг более высокочастотные цифровые сэмплы, суммируя их с нужным знаком. Но их недостаток в том что соседние сэмплы от двух разных интеграторов( которые должны быть идеально согласованными - иначе абзац) . Выигрыш от этого , имхо, сомнителен, а геморроя с калибровкой - выше крыши.

Ванг пишет, что у него несущая 525Гц, что вроде почти вдвое ниже, чем у новозеландцев. Но фильтрация у них дополняется интегрированием на каждой полуволне, а у Ванга - суммированием сэмплов, взятых на 8.4кГц. В этом разница, как и я понял. С калибровкой тоже не совсем ясно: то ли они подавали сигнал с внешнего источника, то ли использовали внутренний режим TEST.

[Tanya 4]

Ванг пишет, что у него несущая 525Гц, что вроде почти вдвое ниже, чем у новозеландцев. Но фильтрация у них дополняется интегрированием на каждой полуволне, а у Ванга - суммированием сэмплов, взятых на 8.4кГц. В этом разница, как и я понял. С калибровкой тоже не совсем ясно: то ли они подавали сигнал с внешнего источника, то ли использовали внутренний режим TEST.

В четыре раза, но это не принципиально. Калибровка такая сложная им нужна для компенсации нелинейности (которую они выявили у DDC) емкости конденсаторов. Это может играть роль при большой относительно сигнала паразитной засветке. В принципе, если использовать только одну половинку, часть проблем снимается. Если засветка стационарна, можно ее почти "компенсировать" внешним током.

Где-то валялась статья, в которой возбуждающий сигнал был не меандр, а что-то хитрое. Вроде бы для оптимизации чего-то. Поискать?

[тау 24]

Калибровка такая сложная им нужна для компенсации нелинейности (которую они выявили у DDC) емкости конденсаторов. Это может играть роль при большой относительно сигнала паразитной засветке.

Вы не правы.

Дело не в нелинейности емкости а в банальном отличии одной от другой, что позволяет засветке пролезать как "полезный смгнал" ("as a valid signal") / Чтобы получить свои 103dB они вынуждены программно компенсировать 0,5% разность емкостей еще в 500 раз , что является сложным и ненадежным (имхо) способом.

[jam 0]

Вы не правы.

Дело не в нелинейности емкости а в банальном отличии одной от другой, что позволяет засветке пролезать как "полезный смгнал" ("as a valid signal") / Чтобы получить свои 103dB они вынуждены программно компенсировать 0,5% разность емкостей еще в 500 раз , что является сложным и ненадежным (имхо) способом.

 А мне почему-то подумалось о кривизне усилителя , на высокой частоте усиления-то у него не много.

[Tanya 4]

Вы не правы.

Дело не в нелинейности емкости а в банальном отличии одной от другой, что позволяет засветке пролезать как "полезный смгнал" ("as a valid signal") / Чтобы получить свои 103dB они вынуждены программно компенсировать 0,5% разность емкостей еще в 500 раз , что является сложным и ненадежным (имхо) способом.

Не согласная я. Будь так, как Вы пишите, им бы не было нужды три таблицы (по байтам амплитуды) корректировки использовать. И они еще извиняются за то, что это не полная компенсация. А, может быть, я неправа. Невнимательно читала? Им просто лень (микроконтроллер такой) было умножать.