Gunakan dua saluran ADC untuk meningkatkan resolusi

12

Saya perlu menangkap bentuk gelombang dari sinyal amplitudo rendah yang berada di atas komponen dengan amplitudo tinggi dan bervariasi. Saya sedang berpikir untuk menggunakan ADC dengan dua saluran, dan memberi makan salah satu dari mereka dengan versi yang disaring low-pass dari sinyal dan yang lainnya dengan versi yang disaring, high-pass dari sinyal. Itu akan meningkatkan resolusi nyata dari ADC saya. Apakah aku salah? Bisakah Anda melihat ada masalah dengan ini?

Saya lupa mengatakan saya harus menangkap komponen frekuensi rendah juga (algoritma membutuhkan nilai rata-rata sinyal).

Komponen frekuensi "tinggi" bergerak dari 0,01 hertz ke 10 hertz. Komponen frekuensi rendah terutama nilai rata-rata sinyal, tetapi mungkin berubah perlahan. Komponen yang berubah lebih cepat mungkin memiliki amplitudo 100 kali lebih kecil dari nilai rata-rata maksimum. Mikrokontroler yang akan kita gunakan memiliki ADC 12-bit (saya tidak bisa mengubahnya), tetapi dengan banyak saluran.

adc DanW
sumber
2
Persyaratan Anda berubah, yang membuatnya sulit untuk memberikan jawaban yang baik. Beri tahu kami rentang frekuensi dan amplitudo dari dua sinyal, dan berapa resolusi atau rasio sinyal terhadap noise yang Anda perlukan untuk mengukur setiap sinyal.
Olin Lathrop
2
Realted: Jika Anda mencoba dan memperpanjang ADC dengan mengalirkannya sehingga yang kedua mengukur rentang 1 bit yang lebih besar, maka akreditasi yang pertama harus sebagus hasil keseluruhan. misalnya 8 bit ADC diikuti oleh 8 bit ADC yang memiliki kisaran satu bit asli maka AKURASI ADC orde tinggi harus 16 bit, meskipun resolusinya hanya 8 bit.
Russell McMahon
5
@OlinLathrop - Persyaratannya tidak berubah, dia mengklarifikasi pertanyaan berdasarkan umpan balik. Ini normal, terutama untuk pengguna baru.
Rocketmagnet
Ketika Anda mengatakan komponen frekuensi rendah berubah "perlahan", dapatkah Anda lebih spesifik? 0,1 Hz biasanya akan dianggap "lambat", tetapi akan sulit (tidak mungkin?) Untuk dipisahkan dari komponen frekuensi tinggi 0,01-10 Hz Anda.
The Photon
Karena Anda menolak untuk bekerja sama, yang perlu dilakukan hanyalah menutup pertanyaan. Saya menanyakan beberapa poin spesifik, yang tidak Anda semua jawab. Frekuensi rendah menjadi "rata-rata" dan mengubah "perlahan" masih tidak memberi tahu kita apa-apa. Orang lain yang Anda abaikan sepenuhnya. Anda harus menjawab SEMUA pertanyaan, bukan hanya apa yang Anda rasakan atau apa yang menurut Anda relevan. Anda tidak berada dalam posisi untuk menilai apa yang relevan. Permainan "20 pertanyaan" ini sangat menarik.
Olin Lathrop

Jawaban:

4

Ini ide yang sangat bagus. The BioTac tactile sensor dari Syntouch melakukan hal yang sama ini. Mereka memiliki sensor tekanan di dalamnya yang menangkap bagian frekuensi rendah dari sinyal di sekitar 50 sps, dan komponen frekuensi tinggi diperkuat dan disampel pada 2000 sps. Ini bekerja dengan indah.

Namun, saya tidak tahu apakah Anda benar-benar dapat menggabungkan dua sinyal ini untuk membuat resolusi yang lebih tinggi, yaitu lebih banyak bit. Anda mungkin dapat dengan pemrosesan sinyal yang pintar, tetapi itu tidak akan sepele.

Cara lain untuk meningkatkan resolusi ADC adalah dengan oversampling . Jika Anda mengambil 16 sampel 12-bit (dan dengan asumsi setidaknya ada satu LSB noise) maka Anda benar-benar telah meningkatkan resolusi efektif.

Roket
sumber
4

Mungkin Anda bisa memberi makan dalam bentuk gelombang mentah ke 1 saluran ADC, kemudian menggunakan DAC yang dikendalikan oleh mikrokontroler Anda (atau apa pun yang menjalankan algoritma Anda) untuk mengurangi komponen frekuensi rendah, kemudian memperkuat sinyal sisa ke saluran ADC ke-2. DAC bahkan bisa menjadi DAC delta-sigma.

Saya pikir ini akan memberi Anda hasil yang lebih baik daripada jika Anda menggunakan filter high pass analog, karena fungsi transfer input mentah ke saluran ke-2 akan lebih mudah dikarakterisasi jika dilakukan secara digital, vs. fungsi transfer yang tidak diketahui (dan berpotensi berubah) untuk analog.

Tetapi sulit untuk mengatakan tanpa mengetahui konten frekuensi + persyaratan lainnya.

Jason S
sumber
2

Ini tidak masuk akal. Karena Anda tampaknya hanya peduli pada frekuensi tinggi, mengapa tidak menghadirkan sinyal high pass filtered ke A / D? Tidak ada dalam uraian Anda yang menjelaskan mengapa Anda ingin melihat sinyal freuqency rendah. Memberi makan itu ke A / D tidak akan melakukan apa pun yang berguna.

Jika dua frekuensi cukup berdekatan sehingga memisahkannya akan sulit pada perangkat keras, maka dapat menempatkan sinyal tempat ke dalam A / D dan memfilter secara digital. Namun, A / D harus memiliki resolusi yang cukup untuk sinyal kecil sambil memiliki jangkauan untuk sinyal lambat besar dan sampel cukup cepat untuk benar mewakili sinyal cepat. Ini mungkin tidak mungkin.

Kami mungkin dapat menyarankan sesuatu yang lebih konkret jika Anda memberikan keterangan tentang amplitudo dan rentang frekuensi kedua sinyal, dan resolusi atau rasio sinyal terhadap noise yang Anda butuhkan untuk mengukur sinyal cepat.

Olin Lathrop
sumber
Maaf, saya lupa mengatakan saya perlu menangkap komponen frekuensi rendah juga.
DanW
@DanW - Anda dapat mengedit pertanyaan Anda untuk menambahkan poin itu.
Rocketmagnet
0

Gunakan beberapa filter bandpass penguatan tetap yang disetel agar sesuai dengan frekuensi tengah masing-masing dari dua sinyal komponen. Beri setiap sinyal yang terpisah ke ADC-nya sendiri. Voila ... Pekerjaan sudah selesai.

Insinyur nomor 1
sumber