Filtr cyfrowy do odfiltrowania sygnałów 20kHz - opłacalność i wydajność procesora?

Fri Apr 03, 2009 10:08 pm   

hello,

mam dość mocno zaszumione 2 sygnały sinusoidalne o częstotliwości około
20kHz i amplitudzie 1-2 Vpp. częstotliwość ich zawsze będzie równa, bo
źródłem jest jeden generator, różnić się będą fazą. różnica fazy tych
sygnałów jest bardzo istotnym parametrem pracy urządzenia pewnego, trzeba
więc je dobrze odfiltrować, zeby miec co porównywać. w oryginalnym
urządzeniu jest filtr Czebyszewa 4-go rzędu w każdym torze, potem komparator
robiący kwadrat z koła i zagadkowy układ na dwóch przerzutnikach D i paru
diodach działający chyba jak synchroniczna bramka XOR, ale to nie jest
problemem :)

jako, ze warunki pracy urządzenia czasem się zmieniają, a konieczna jest
stabilność pracy, pomyslałem nad filtrowaniem tych sygnałów cyfrowo. pytanie
pierwsze - czy jest sens porywac się na takie banalne w sumie zagadnienie w
ten sposób ? jesli tak - czy 100-150 instrukcji na 1 próbkę to dobre
przybliżenie koniecznej wydajności procesora dla realizacji wspomnianego
filtru ? no i na czYm to zrobic ? przy próbkowaniu 200kHz dwóch sygnałów
wychodzi 60 MOPSów a z tym obrobi sie jakiś niedrogi ARM za 40zł ... plus
ADC i flash jakis ... coś czuję jednak ze to strzelanie z armaty do wróbla
....

opinie bardziej doświadczonych kolegów mile widziane :)

@

Fri Apr 03, 2009 10:27 pm   

Artur Miller pisze:


Detektor fazy w lock-in'ie? ;-)



Są takie filtry dolnoprzepustowe MAX292, MAX295 itp. które można łatwo
stroić. Lepsze będą band-pass, ale takie znam tylko na pasmo mikrofalowe.

--
Filip.

Sat Apr 04, 2009 1:39 pm   

Użytkownik "Artur Miller" <armi@bezmaila.org> napisał w wiadomości
news:gr5sv7$cge$1@news.interia.pl...

spróbuj określić precyzyjnie co tam zakłóca ? Filtr 4-go rzędu dobrze
odkłóca od góry. Może masz przydźwięki 50Hz, może przypadkowe "trzaski" ?
Jeśli dawać dodatkowe filtry to raczej środkowo-przepustowe, selektywne -
pamiętając o wnoszonych przez nie błędach fazowych.

Roman

Sat Apr 04, 2009 7:07 pm   

Użytkownik "Artur Miller" :


przy tak postawionych założeniach, aż się prosi o wykorzystanie idea
detekcji
synchronicznej; jeżeli nie masz dostępu do niezaszumionego wzorca tych
20kHz,
to odpowiedni jest algorytm Goertzela; ogólnie problem sprowadzi się
do kompromisu między czasem_ustalenia/szybkości_reakcji/nadążania
i skutecznością filtracji/szerokością_prążka_filtru -- to już zależy od
twoich
wymagań/potrzeb...

--
pzdr.
JR

Sat Apr 04, 2009 7:10 pm   

Użytkownik "Artur Miller" :


przy tak postawionych założeniach, aż się prosi o wykorzystanie idea
detekcji synchronicznej; jeżeli nie masz dostępu do niezaszumionego
wzorca tych 20kHz, to odpowiedni jest algorytm Goertzela;
ogólnie problem sprowadzi się do kompromisu między
czasem_ustalenia/szybkości_reakcji/nadążania
i skutecznością filtracji/szerokością_prążka_filtru -- to już zależy od
twoich wymagań/potrzeb...

--
pzdr.
JR

Sat Apr 04, 2009 10:58 pm   

Skoro częstotliwość stała i jednakowa może analogowo detektorem
kwadraturowym? Faktycznie po co tam zaraz wsadzać jakieś MOPSy :)

JanuszR

Sun Apr 05, 2009 8:37 am   

On Fri, 3 Apr 2009 23:08:15 +0200, Artur Miller wrote:

A ten generator jest dostepny ?

Bo tak na oko to najlepiej byloby wyciagnac z niego sinus i cosinus,
i mnozyc odebrany sygnal kwadraturowo.
A do tego to nawet troche gotowych ukladow znajdziesz, choc z
dostepnoscia moze byc klopot.


J.

Sun Apr 05, 2009 3:08 pm   

"J.F." <jfox_xnospamx@poczta.onet.pl> wrote in message
news:jmngt41sj3u9krt9oaanp3f2selninejp1@4ax.com...

tak, źródło wzorcowe jest dostępne, choć siedzi wewnątrz AVRa a na zewnątrz
dostęne są tylko sygnały PWM sterujące górnym i dolnym MOSFETem, to można by
pokusić się o wyciągnięcie wzorca na zewnątrz (prostokąt niestety). tyle, ze
wchodzimy w tematy, w których jestem green field no i jaką to rozwiązanie
ma przewagę nad dobrym odfiltrowaniem smieci i porównywaniem fazy ? na obu
torach są te same filtry, więc o ich charakterystyki fazowe moge sie nie
martwić, istotna jest różnica między nimi, a nie różnica do wzorca ...

@

Sun Apr 05, 2009 3:54 pm   

Jak dotąd w otoczeniu zaszumionym niczego lepszego nie wynaleziono.
Lecisz ze wzorca z AVRa (dolne piętro detektora kwadraturowego) a oba
sygnały mierzone na piętro górne. Otrzymasz iloczyn wzorca z różnicą
mierzonych, szumy odseparujesz filtrem dolnoprzepustowym. Działa
identycznie z detektorem synchronicznym z tym, że tutaj nie musisz
uzyskiwać nośnej bo ją masz. Jeżeli oba mierzone pływają w fazie
względem wzorca dajesz jeden mierzony na piętro dolne a drugi mierzony
na piętro górne, otrzymasz iloczyn mierzonych tj. max sygnał na wyjściu
przy przesunięciu 0st i zero przy 180 (plus podkład stały chyba, że
odbierzesz różnicowo (polecane wraz ze wzm. operacyjnym)). Działa nawet
przy S/N 10dB

JanuszR

Sun Apr 05, 2009 3:58 pm   

Użytkownik "Artur Miller" :

jeżeli masz dostępny wzorzec i nawet na szczęście prostokąt,
to robisz najprościej np. tak:
1. sterujesz tym prostokątem klucze np. 4053
2. każdy z tych sygnałów robisz dostępny w fazie(+) i w przeciwfazie(-)
czyli stosujesz wtórniki (Au=1 i Au=-1) na OPAMP'ie
3. sygnały + i - podajesz na odpowiednie wejścia klucza (4053)
4. na wyjściu klucza najprostszy człon całkujący RC (szybkość wyznacza
szerokość
prążka filtracji);
5. za członem RC masz sygnał skorelowany z przesunięciem fazowym w stosunku
do
wzorca; nie jest to jednak zależność liniowa(!!!)
6. możesz badać różnice między fazami obu sygnałów porównując odpowiedzi
na członach RC

odporność na zaszumienie detekowanych sygnałów jest bardzo duża;
ja kiedyś _mierzyłem_ w ten sposób amplitudę sygnałów 20..40dB niższą
od poziomu szumów!

--
pzr.
JR

Sun Apr 05, 2009 4:03 pm   

JanuszR pisze:

Zapomniałem dodać, że dobrze jest odwrócić sygnały mierzone względem
siebie o 180st. Wtedy szumy pietra górnego z dolnym zniosą się (będą w
przeciwfazie zatem iloczyn wyniesie zero) Oczywiście to pod warunkiem,
że oba sygnały mają to samo źródło szumów.

JanuszR

Sun Apr 05, 2009 4:24 pm   

"JanuszR" <rniski@o2.pl> wrote in message
news:grah96$4ii$1@nemesis.news.neostrada.pl...

tyle ze dalej musze filtrować. a od strony praktycznej - jeden z niewielu
dostępnych analogowych układów mnożących AD534 to 50 EUR ... przerażająca
cena jak za niepozorne coś w DIP14 ;)

no nic, prototyp pójdzie chyba na oryginalnych Czebyszewach i Schmittach i
programowym liczeniu czasu pomiędzy zboczami.

ale przyznam, ze lektura wszystkich odpowiedzi była kształcąca :)

pozdr

@

Sun Apr 05, 2009 5:13 pm   

W latach 80 składałem takie cudo na UL1101 UL1102 za grosze i jak
wspominał JR dało się tym mierzyć poniżej poziomu szumów (oczywiście pod
warunkiem, ze szum był z jednego źródła)

JanuszR

Sun Apr 05, 2009 6:00 pm   

"JanuszR" <rniski@o2.pl> wrote in message
news:graleq$4jd$1@atlantis.news.neostrada.pl...


ja nie mowie, ze się nie da ... tylko każda zmiana musi być czymś
podyktowana - przeważnie jest to albo obniżenie ceny, albo poprawa
parametrów. TL084 też kosztuje grosze, jest pewnie łatwiej dostępny niż UL'e
a opędza mi wspomniane na początku 2 filtry :)

@

Sun Apr 05, 2009 6:56 pm   

On Sun, 5 Apr 2009 17:24:05 +0200, Artur Miller wrote:

Ale mnozyc mozesz tez cyfrowo.
Jesli tylko te szumy nie sa na tyle duze ze przetworniki A/D trzeba by
za drogie, bo duzo bitow potrzeba.

J.