[alexkok 0]

я медленно въехал, что для MaxPIC все таки финишную ценность будет представлять не динамический диапазон отсчетов внутри импульсов 25 мкс, а то что он ожидает в полосе "полезного сигнала" уже после мат обработки . В таком случае задача даже несколько упрощается. Ведь чем уже спектр полезного сигнала , тем сильнее можно задавить внеполостные (и шумовые ) компоненты, главное не насобирать их по пути :) .

Поэтому предлагаю такой подход . Исходный сигнал после трансимпедансного усилителя пропустить через аналоговый полосовой фильтр с центральной частотой 8кГц шириной например 0.5-1 кгц (для простоты фильтра, сеть 50 Гц задавить при этом по максимуму) . Оцифровать его на частоте 625кГц. У АЦП 1652 для полосы 10кГц и оцифровке на 625К SNR равно примерно 100dB (полная шкала).

Для более узкой полосы (на финише это будет 40 Гц, он получит еще 10Log (10K/2/40Hz) = 20дБ .

Для увеличения SNR использовать модуляцию подсветки не 25/100 мкс , а 62.5/62.5 (меандр) .

А зачем 625кГц при полосе сигнала 40Гц?

На выходе после оцифровки он получит конечно отсчеты типа для синуса 8кГц, но его информация об амплитуде этого синуса заключена в полосе 40 Гц. Перенести на нулевую частоту и профильтровать на 40 Гц.

И накаких проблем с фронтами , перекосами импульсов, временем установления.

Проблем с фронтами не будет либо при установке полосового фильтра на входе аналоговой части, либо при сверхлинейной аналоговой части.

 

Нет, мы же определяем разность амплитуды во время подсветки относительно фона, поэтому чем сильнее засветка, тем больше априори фото ток, тем меньше влияние шумов АЦП, усилителя и пр. на сигнал.

Полоса сигнала и мощность шумов пропорцинальны скважности.

С/ш при этом не меняется.

Учите матчасть.

[тау 31]

А зачем 625кГц при полосе сигнала 40Гц?

SNR увеличивается пропорционально Fs и обратно пропорционально BW сигнала через логарифм.

Преимущества сигма-дельта на этом и проявляются.

Опять-же, у автора есть такие АЦП на столе.

 

Если есть возможность поиметь избыточность, так её надо и поиметь.

[Alexashka 0]

К сожалению этот способ также не спасет от комбинационной помехи..

[тау 31]

К сожалению этот способ также не спасет от комбинационной помехи..

ну тогда "тушите свет...." в прямом и переносном смысле.

Хотя можно адаптивно попробовать уйти с промежуточной частоты 8кГц , если в полосе 40 Гц существует большАя помеха на другую , близкую или далекую частоту. Посмотреть сколько там помех и работать на другой ПЧ. Если конечно 8кГц не памятник в бронзе и дань традициям.

 

Кстати , можно сварганить усилитель от фотодиода и посмотреть его нефильтрованный выход (спектр засветки) спектроанализатором, чтобы предварительно сориентироваться в спектре возможных помех диапазона 5-20 кГц (с полосой RB=50...100 Гц примерно) того самого помещения с его лампами.

Изменено 29 октября, 2009 пользователем тау

[alexkok 0]

SNR увеличивается пропорционально Fs и обратно пропорционально BW сигнала через логарифм.

Преимущества сигма-дельта на этом и проявляются.

Что-то Вы путаете.

Спектральная плотность шума у конкретного АЦП от Fs не зависит и SNR при одной и той же полосе сигнала не меняется от Fs.

За исключением случая когда у АЦП шумы дискретизации превышают тепловые.

Изменено 29 октября, 2009 пользователем alexkok

[MaxBMSTU 0]

Не покажете?

Конечно, почему бы не поделиться.

 

ну тогда "тушите свет...." в прямом и переносном смысле.

Хотя можно адаптивно попробовать уйти с промежуточной частоты 8кГц , если в полосе 40 Гц существует большАя помеха на другую , близкую или далекую частоту. Посмотреть сколько там помех и работать на другой ПЧ. Если конечно 8кГц не памятник в бронзе и дань традициям.

 

Кстати , можно сварганить усилитель от фотодиода и посмотреть его нефильтрованный выход (спектр засветки) спектроанализатором, чтобы предварительно сориентироваться в спектре возможных помех диапазона 5-20 кГц (с полосой RB=50...100 Гц примерно) того самого помещения с его лампами.

Уйти от 8 кГц - без проблем. На какую? Выше 15-20 кГц я уже не потяну.

А по поводу спектроанализатора - по мне - от лукавого это всё. Сейчас фон один, завтра другой. Например, взял я на работе измеритель оптической мощности (лучше бы не расстраивался). Включил чайник 2 кВт - скачок в оптическом сигнале от люминесцентных ламп виден явно. Далее, кто-то в здании использует устройство, создающее в сети помеху с частотой 0,5 Гц. Причём даже вольтметром в сети при измерении напряжения видно, как оно изменяется в пределах 7-10 В. В оптическом канале от ламп это видно не хуже, чем по показаниям вольтметра. Представлять себе, что происходит при включении тиристоров - вообще не хочется - тоску наводит. Поэтому я всё больше склоняюсь к тому, что 50 Гц - это только вершина айсберга. Поэтому и решил ставить ФВЧ, уповая на то, что инертность оптических элементов не позволит выдать оптический сигнал с частотами единицы килогерц (для ламп накаливания уж точно). В вот с люминесцентными, энергосберегающими и светодиодными лампами - попробую с помощью фотодиодика посмотреть, что от них идёт.

 

Полоса сигнала и мощность шумов пропорцинальны скважности.

С/ш при этом не меняется.

Учите матчасть.

Вот в упор не понимаю, почему увеличение амплитуды сигнала не увеличит С/Ш. Рассмотрим процесс регистрации подробно. ТИ регистрирует фон и сумму фона с сигналом засветки. Регистрация что в одном случае, что в другом идёт с одним не с одним тем и тем же С/Ш, так как банально, тепловой шум резисторов обратной связи не зависит от амплитуды сигнала, а значит чем больше сигнал, тем больше С/Ш, хотя при увеличении скважности расширяется полоса с 16 кГц до 40 кГц, но шум резисторов при уменьшении полосы в 2.5 раза уменьшится только в 1,6 раз, а амплитуда сигнала увеличится в 5 раз. Помимо этого нас интересует отношение С/Ш всей системы, с учётом разностей и шумов фона. При увеличении амплитуды засветки С/Ш будет для вычисления амплитуды выше (отношение же сигнала к шуму, где у шума ещё есть и постоянная составляющая, не зависящая от электроники - шум фона). В результате С/Ш разности будет тоже выше, чего нам в принципе и нужно.

[тау 31]

Что-то Вы путаете.

Спектральная плотность шума у конкретного АЦП от Fs не зависит и SNR при одной и той же полосе сигнала не меняется от Fs.

За исключением случая когда у АЦП шумы дискретизации превышают тепловые.

SNR как раз меняется от Fs (см табл 2) но с учетом лучшей фильтрации при понижении внешней Fs но постоянном fCLK = 20MHz, можно говорить что без особой разницы , какую Fs брать, реализация избыточности данных реализована внутри АЦП. Но на низких Fs (наприм 36 кГц) аналоговый фильтр по входу должен быть круче.

А по поводу спектроанализатора - по мне - от лукавого это всё. Сейчас фон один, завтра другой. Например, взял я на работе измеритель оптической мощности (лучше бы не расстраивался). Включил чайник 2 кВт - скачок в оптическом сигнале от люминесцентных ламп виден явно. Далее, кто-то в здании использует устройство, создающее в сети помеху с частотой 0,5 Гц.

ну и что что скачок , спектр этого скачка знаете где ? он где-то есть , надо бы измерить :) предпологаю что гораздо ниже 1 кГц. Иначе бы лампы накаливания были ну очень шустрыми.

[alexkok 0]

Вот в упор не понимаю, почему увеличение амплитуды сигнала не увеличит С/Ш. Рассмотрим процесс регистрации подробно. ТИ регистрирует фон и сумму фона с сигналом засветки.

Извиняюсь, это моя ошибка, я ошибочно посчитал что средняя мощность при этом не меняется, но она также будет расти.

а амплитуда сигнала увеличится в 5 раз.

в 2.5 раза.

Помимо этого нас интересует отношение С/Ш всей системы, с учётом разностей и шумов фона. При увеличении амплитуды засветки С/Ш будет для вычисления амплитуды выше (отношение же сигнала к шуму, где у шума ещё есть и постоянная составляющая, не зависящая от электроники - шум фона). В результате С/Ш разности будет тоже выше, чего нам в принципе и нужно.

Постоянная составляющая фильтруется и не влияет на С/Ш.

Влиять будут только помехи с частотой близкой к 8кГц.

 

SNR как раз меняется от Fs (см табл 2)

Сравниваем шум в полосе Найквиста для 78.1kSPS 115.5dB 3.9uVRMS и для 625.0kSPS 107dB 10.1uVRMS и видим что спектральная плотность шума одна и та же в обоих случаях.

[GAMON 0]

Стоит такая задача: есть фотоусилитель, который принимает оптический сигнал периодом 125 мксек. В течение 25мксек сигнал усилен включением светодиода, в течение оставшихся 100 мксек измеряется фон и светодиод выключен (постоянная засветка плюс 100 Гц от ламп). Ставить оптические фильтры нельзя, поэтому с засветкой надо

Как раз макетирую аналогичную проблему. Применять ФАПЧ - это жирно и сложновато - конечно, если это не головка самонаведения :)

50 и 100 герц - это еще не все. Люминисцентные лампы могут работать на частотах примерно от 8kHz до 60kHz (и до 120 призапуске и всяких переходных проц.)

Относительный способ измерения - хорошая идея, но не поможет. Фоновая засветка забъет фотодиод по входу, что приведет к резкой потере чувствительности

[тау 31]

Сравниваем шум в полосе Найквиста для 78.1kSPS 115.5dB 3.9uVRMS и для 625.0kSPS 107dB 10.1uVRMS и видим что спектральная плотность шума одна и та же в обоих случаях.

согласен , да, такой вот сигма дельта АЦП. Вы абсолютно правы.

 

а какую частоту Вы порекомендуете в реализации ?

 

.... Люминисцентные лампы могут работать на частотах примерно от 8kHz до 60kHz (и до 120 призапуске и всяких переходных проц.)

....

GAMON, Вы не замеряли случайно модуляцию светового потока от люм. ламп с электронным балластом частотой работы преобразователя?

Изменено 29 октября, 2009 пользователем тау

[alexkok 0]

а какую частоту Вы порекомендуете в реализации ?

Раз АЦП уже выбран, то минимально возможную - 78кГц.

А в качестве нагрузки фотодиода поставить параллельный контур с максимальными добротностью и характеристическим сопротивлением.

[GAMON 0]

согласен , да, такой вот сигма дельта АЦП. Вы абсолютно правы.

 

а какую частоту Вы порекомендуете в реализации ?

 

GAMON, Вы не замеряли случайно модуляцию светового потока от люм. ламп с электронным балластом частотой работы преобразователя?

Я делал сравнительное измерение: 60-ватт лампа накаливания и хиленькая настольная лампа накаливания - ватт примерно 8-12. Люминисцентная дает сетевой фон раза в 4 больший. В общем, караул. Поэтому остановился на двух вариантах: 5kHz & 200kHz. Высокая частота позволяет применить малогабаритный LC- контур с адекватной добротностью и большим характеристическим сопротивлением. Но у меня усиленный сигнал подается на вход АЦП - PIC12F675. А у него время преобразования минимум 7-8uS ( и то, если подавать на вход с повторителя). Да и на 200kHz мала вероятность внешних паразитных источников.

[Alexashka 0]

А закодировать амплитуду както иначе нельзя? частотой например (ЧМ-сигнал)?

[тау 31]

Инфракрасные диоды можно найти с хорошей отдачей и большим импульсным / средним током. А если еще поставить инфракрасный фильтр перед приемным диодом (имхо это несложно , особенно при единичных экземплярах) , то чувствительность системы повысилась бы на порядок-другой.

Нельзя использовать инфракрасный диапазон? Очень легко обрезается спектр люм. ламп. да и против светодиодных светильников видимого диапазона с импульсным питанием было бы хорошо.

Фотоприемники пультов ДУ используют и оптический фильтр, и фильтр на частоте несущей. Неплохо работают в условиях сильной засветки с гораздо более широкой полосой полезного сигнала.

[GAMON 0]

Инфракрасные диоды можно найти с хорошей отдачей и большим импульсным / средним током. А если еще поставить инфракрасный фильтр перед приемным диодом (имхо это несложно , особенно при единичных экземплярах) , то чувствительность системы повысилась бы на порядок-другой.

Нельзя использовать инфракрасный диапазон? Очень легко обрезается спектр люм. ламп. да и против светодиодных светильников видимого диапазона с импульсным питанием было бы хорошо.

Фотоприемники пультов ДУ используют и оптический фильтр, и фильтр на частоте несущей. Неплохо работают в условиях сильной засветки с гораздо более широкой полосой полезного сигнала.

Согласен. Все это помогает. Однако при прямой засветке засветке фотоприемников ДУ солнечным светом их чувствительность (дальность действия) может измениться на порядок. Инфракрасный фильтр, сравнимый по полосе пропускания со стеклянным - это проблема для девайсов массового производства. Если я правильно понимаю, в ДУ стоят полосовые фильтры в лучшем случае 2-го порядка. Радикально решить задачу можно, нагрузив фотоприемник LC-контуром. Только в этом случае мона избавиться от забития по входу. Собственно, проведите аналогию с радиоприемом. В любых приемниках стоит LC- контур предварительной селекции.