logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Filtry anty-aliasingowe w kondycjonerach sygnału w systemach sensoryki - część 2

ghost666 11 Sie 2013 22:03 2433 0
REKLAMA
  • Niepożądane sygnały sinusoidalne

    W niektórych aplikacjach istotną kwestią jest koszt urządzenia, w związku z czym pożądane jest zmniejszenie ilości elementów znajdujących się w torze sygnałowym. Poniżej pokazano dwa schematy blokowe - z większą (po lewej) i mniejszą (po prawej) - liczbą elementów, co przekłada się bezpośrednio na koszt. Pierwszy schemat (po lewej) pokazuje klasyczną aplikację systemu multimodalnego pracującego na sygnale mieszanym; drugi schemat (po prawej) z kolei ma zmniejszoną liczbę elementów, poprzez uwspólnienie części toru dla obu sygnałów. Wspólny jest wzmcniacz i przetwornik analogowo-cyfrowy.

    Filtry anty-aliasingowe w kondycjonerach sygnału w systemach sensoryki - część 2 Filtry anty-aliasingowe w kondycjonerach sygnału w systemach sensoryki - część 2


    Tory sygnałowe obu sensorów mogą wprowadzać pewne komponenty z poza pasma. Te niepożądane sugnały sinusiodialne mogą pochodzić z wielu źródeł - z samego przetwornika, generujące je pod wpływem interferencji elektromagnetycznych lub też z samego toru przetwarzania (na przykład pod wpływem przesłuchu z innego kanału urządenia lub innych urządzeń w systemie. Z uwagi na uwspólnioną część toru sygnałowego, pokazaną na drugim schemacie, filtry cyfrowe mogą nie być tak efektywne w eliminacji niepożądanych sygnałów bądź sygnałów znajdujących się poza pasmem układu. Poniżej analizujemy ten problem. Na potrzeby takiej analizy dokonajmy pewnych założeń, takich samych dla obu układów:

    * Częstotliwość próbkowania wynosi 10 kHz
    * Pasmo wzmacniacza, które satysfakcjonuje kryterium Nyquista: 5 kHz
    * Pasmo sygnału które nas interesuje/częstotliwość graniczna filtra cyfrowego wynosi 2,5 kHz
    * W torze pierwszego układu znajduje się element generujący sygnał sinusoidalny o częstotliwości 3 kHz - sygnał niepożądany.

    W układzie na pierwszym rysunku niepożądana składowa 3 kHz jest skutecznie tłumiona przez filtr cyfrowy znajdujący się za przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Wynika to faktu iż składowa ta nie jest aliasowana przez zasadnicze pasmo układu. Oznacza to że sinusoida o częstotliwości 3 kHz w tym przypadku pokaże się także przy częstotliwości 3 kHz w sygnale w domenie cyfrowej.

    Jednakże jeśli teraz wykorzystamy ten sam wzmacniacz o pasmie 5 kHz w układzie pokazanym na drugim rysunku sygnały pochodzące z sensorów są próbkowane naprzemiennie, w związku z tym filtr cyfrowy będzie nieefektywny w tłumieniu niepożądanej składowej 3 kHz. Wynika to z faktu że efektywna częstotliwość próbkowania sygnału wynosi zaledwie 5 kHz, nawet mimo tego że częstotliwość próbkowania przetwornika ADC wynosi 10 kHz. Przez to sygnał 3 kHz zostanie zaliasowany, tak że sygnał 3 kHz będzie się wydawał znajdować się w pasmie sygnału, które w tym przypadku, zgodnie z kryterium Nyquista, wynosi 2,5 kHz. Spowoduje to że filtr cyfrowy stanie się bezużyteczny w tłumieniu składowej 3 kHz, gdyż w domenie cyfrowej uwidoczni się ona jako składowa o częstotliwości poniżej 2,5 kHz. Warto w tym momencie zauważyć iż w celu przeciwdziałania takiej sytuacji wzmacniacz wejściowy powinien charakteryzować się pasmem - zgodnie z wspomnianym kryterium Nyquista - 2,5 kHz. W takim przypadku, gdy wzmacniacz wejściowy filtruje sygnały na 2,5 kHz filtr cyfrowy o pasmie 2,5 kHz, znajdujący się za przetwornikiem ADC jest zbędny, gdyż filtracja na 2,5 kHz wykonana przez wzmacniacz wejściowy jest wystarczająca do usunięcia niepożądanej składowej z sygnału.
    Źródła:
    http://www.ti.com/lit/an/slyt530/slyt530.pdf

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
REKLAMA