ФНЧ и АЦП

Всем привет.
Назрел вопрос.
Я всегда думал, что перед АЦП надо ставить ФНЧ, иначе работать ничего не будет. И думал я, что ФНЧ должен резать всё что выше 1/2 частоты дискретизации.
Но добрые человеки рассказали мне, что эта песня только для случая, когда надо по полученным цифрам восстановить исходную форму сигнала.

А мне её восстанавливать не надо, а надо просто показать на индикаторе.
Проще говоря, мне не понятно, как выбирается ФНЧ на входе (к примеру) обычного мультиметра?
Если посмотреть в схему (http://www.farnell.som/datasheets/32649.pdf), то на входе ICL7106 можно увидеть ФНЧ с частотой среза в ~8Гц (0.02мкф + 1МОм).
Откуда взялась эта частота? Я догадываюсь, что надо бы наверное задавить 50Гц, но не уверен.

И отдельный вопрос, зависит ли выбор частоты ФНЧ от типа АЦП?

Если, к примеру, посмотреть на тот же самый вольтметр, но на attiny26, то там вообще не будет никакого ФНЧ на входе: http://www.dessy.ru/catalog-pdc241403.html

Что бы почитать про это? Нагуглить как-то не вышло :(

F1! F1!

0

Фильтр зависит от входного сигнала. Если вы знаете, что на входе частоты до 10кГц, то всё что выше - это шум.

Если частота среза RC-фильтра рассчитана и равна 50Гц, это не значит, что 50Гц не пролезут через него, а всего-навсего будут ослаблены в корень из двух раз. А это 70% от изначального значения. Что бы полностью подавить 50Гц, надо либо менять фильтр, либо его частоту.

Фильтр может быть и программным.

Также - в мультиметре - можно учитывать частоту обновления показаний на дисплее. А она гораздо ниже 50-ти Гц. Поэтому, наверно, ФНЧ на 8 Гц.

0

процесс оцифровки, делает со спектром сигнала некие преобразования, а именно весь спектр исходного сигнала делится на куски по Fs/2 и потом складывается в гармошку,
так что весь спектр исходного сигнала оказывается скукаженным до 0..Fs/2.
то есть частоты 0..Fs/2 остаются как есть, частоты Fs/2 .. Fs зеркально разворачиваются и накладываются на Fs/2 .. 0, частоты Fs .. 1.5Fs опять накладываются на 0 .. Fs/2 и так далее.
так как обычно не хочется чтобы АЦП показывал некое смещение или низкочастотый сигнал когда на него попадает высокочастотная помеха больше Fs/2, потому что после оцифровки уже не различить была это высокочастотная помеха или на самом деле такой сигнал, то ставят фильтры которые оставляют только одну зону Найквиста, при этом не обязательно 0..Fs/2, можно поставить полосовой фильтр на высокую частоту и оцифровать её через АЦП с относительно низкой частотой выборок (полоса пропускания при этом конечно всё равно должна быть достаточно большой).

фильтр зависит от типа АЦП только в том смысле, что частота отсчётов, которые АЦП выдаёт наружу, и частота, с которой он реально сэмплирует входное напряжение, не всегда одинакова, как например в случае с сигма-дельта АЦП.
соответственно фильтры должны быть рассчитаны именно на частоту сэмплинга.

про это есть отличная книжка http://www.analog.som/en/content/mixed_ ... k/fca.html
где-то вроде существует даже перевод на русский язык.

и простыми RC фильтрами 50Гц обычно не давятся (фильтр на 8Гц ослабит их всего в 6 раз). в случае с ICL7106, который является АЦП двойного интегрирования, подавление 50Гц делается просто правильным выбором времени интегрирования.

Фильтр может быть и программным.

может и быть, но входной aniotyasing фильтр перед АЦП никакой программной постобработкой не заменить, после оцифровки и сворачивания спектра уже всё, фарш невозможно провернуть назад.

0

Прошу прощения у автора что влезаю в тему, но хотел бы уточнить для ясности:

Сообщение от _pv фильтр зависит от типа АЦП только в том смысле, что частота отсчётов, которые АЦП выдаёт наружу, и частота, с которой он реально сэмплирует входное напряжение, не всегда одинакова, как например в случае с сигма-дельта АЦП. соответственно фильтры должны быть рассчитаны именно на частоту сэмплинга.

Давайте возьмем реальный пример:
Есть данные, которые меняются сравнительно медленно (температура, измеряемая термопарой).
Есть наводка на термопару (например 500kHz).
Есть усилитель термопары, с выхода которого температура считывается через встроенный АЦП STM8.
Пусть МК работает на частоте 14MHz, и предделитель АЦП равен 1 (то есть АЦП работает тоже на 14MHz).
В дш сказано что ондно преопразование занимает 14 тактов АЦП (то есть максимальная частота семплирования АЦП = 1MHz)
При этом програмно АЦП опрашивается пусть 1000 раз в секунду (то есть частота семплирования значений = 1kHz).

На какую частоту должен быть фильтр?
На частоту семплирования АЦП, котора в моем случае вроде как 1MHz, или на частоту семплирования значений, которая 1kHZ.

И еще, правильно ли я понимаю, что если я, например, знаю что максимальная частота изменения значений, например, 10Hz, то вполне можно ставить фильтр с частотой среза 20Hz и давить все что выше независимо от того как и с какой частотой будут семплироваться данные?

Заранее спасибо!

0

имхо в stm8 не настолько резвый АЦП, чтобы его от 14МГц тактировать, вроде не больше 4-6МГц.
если значения забираются с частотой 1 КГц, а все остальные просто выкидываются то частота сэмплинга - 1КГц,
соответственно если на такой АЦП без фильтра подать на вход сигнал с частотой в 999, 1001Гц или 100001 Гц, то после АЦП он отразится в 1Гц и в данных будет синус с частотой 1Гц.
соответственно нужно поставить фильтр который шумы выше 500Гц будет давить до уровня шумов АЦП.
насколько злой должен быть фильтр зависит от шумов
если есть помеха на какой-то конкретной частоте пусть будет 50кГц и амплитудой пусть 100мВ то чтобы её в сто раз подавить хватит и RC цепочки 2*PI/R/C=500Гц, а если то же самое, но на частоте 1КГц то 500Гц RC цепочка уже не спасёт, ослабив только в пару раз.

так как идеальных ФНЧ не бывает которые до Fs/2 всё идеально пропускают, а после - абслоютно всё режут в, то частота среза фильтра должна отличаться от Fs сильно больше чем в 2 раза.
нормальные цифровые осциллографы при частотах сэмплинга около ГГц имеют полосу пропускания не больше 100МГц, то есть 10+ раз, не просто так, и это при том что разрешения там не больше 8 разрядов.

0

Сообщение от _pv имхо в stm8 не настолько резвый АЦП, чтобы его от 14МГц тактировать, вроде не больше 4-6МГц.

Да это понятно, цифры в примере отфанарные были, главное что бы отличались на порядок.

Сообщение от _pv если значения забираются с частотой 1 КГц, а все остальные просто выкидываются то частота сэмплинга - 1КГц,

Вот это собственно и был вопрос. Спасибо за ответ!
Вообще вопрос был вызван вот этой фразой:

Сообщение от _pv частота отсчётов, которые АЦП выдаёт наружу, и частота, с которой он реально сэмплирует входное напряжение, не всегда одинакова, как например в случае с сигма-дельта АЦП

0

сигма-дельта АЦП по сути своей работают за счёт оверсэмплинга, когда напряжение сэмплируется на гораздо большей частоте чем отдаётся наружу, чтобы за счёт цифровой фильтрации поднять разрешение.
то есть при нескольких герцах на выходе, сам модулятор и сэмплер могут работать на мегагерцах, соответственно фильтр по входу такому АЦП нужен только на мегагерцы сэмплера, а не на единицы герц выходных данных.

0

Спасибо, почитаю-подумаю!

"и простыми RC фильтрами 50Гц обычно не давятся (фильтр на 8Гц ослабит их всего в 6 раз). в случае с ICL7106, который является АЦП двойного интегрирования, подавление 50Гц делается просто правильным выбором времени интегрирования."

А если я пытаюсь сделать "мультиметр на AVR", как лучше давить 50Гц? И как лучше выбрать частоту семплирования?
Я сейчас делаю 100 выборок в секунду... И считаю среднее по пяти точкам чтобы уменьшить дрожание цифр. Правда, там ещё и каналы измерения переключаются, поэтому один канал выбирается 20 раз в секунду (5 каналов, переключаются друг за дружкой). Оно даже работает, но, уверенности нет! (ФНЧ на выходе я сделал как в мультиметре, на 8Гц).

0

Насколько я понимаю себе данную ситуацию то если Вы не собираетесь спектрально анализировать ваш сигнал то вы можете и вообще фильтр не ставить.. А усреднять и так далее уже программно.
Так как в этом случае вам вообщем-то все равно откуда в сигнале какие значения..

0