Estoy tratando de muestrear una onda sinusoidal de 50 kHz a 200 ksps usando un ADC ADS8517 de 16 bits. Tengo un problema porque hay una señal de frecuencia más baja presente en mi señal de entrada como se muestra:
Heincluidoelalcancedelaentradayesunaseñalperfectade50mHz500mV.ElADCestáconfiguradopara+/-10Vytodosloscircuitossiguenlahojadedatos.Simuestrounaseñalde1kHzobtengo:
No hay componentes de baja frecuencia allí, ni resolución de pantalla ni problema de muestreo.
El teorema de Shannon dice que necesita al menos 2 muestras por ciclo para representar la forma de onda con precisión, y que tiene 4, por lo que está muestreando con precisión.
SIN EMBARGO:
Dibuje una onda sinusoidal y marque 8 puntos de muestra espaciados de manera equitativa comenzando en 0, (a intervalos de 45 grados).
Ahora imagine que la onda sinusoidal fue muestreada a 0, 90, 180 y 270 grados; resalte esas 4 muestras y quizás las conecte con líneas rectas. Tenga en cuenta que la amplitud máxima es la misma que la amplitud máxima de la forma de onda original.
Ahora repita con el ajuste de 45/135/225/315 grados. Resalta y únete con línea recta. Esta vez, verá que la amplitud máxima es 1 / sqrt (2) de la amplitud original, pero ambas representaciones son representaciones muestreadas correcta y exactamente del seno original.
(Primer set: puntos verdes, segundo set, puntos azules)
Todo lo que está viendo en la primera gráfica es esta desviación correcta del muestreo entre estas dos formas, ya que su señal y su frecuencia de muestreo no están bloqueadas con precisión de frecuencia.
La razón por la que los puntos de muestreo, o una interpolación de línea recta, no parecen reproducir la forma de onda original correctamente, es que su espectro se extiende por encima del límite de Nyquist (Fs / 2).
Si limita correctamente la banda de la forma de onda reconstruida, con BW menor que FS / 2, la dibujaría como la curva más suave posible entre los puntos (como alternativa, pasaría el filtro de paso bajo en FS / 2 con un filtro de reconstrucción - o interpolar usando la función de Whitaker (otra forma de decir lo mismo) y esa curva suave sería, por supuesto, la onda sinusoidal original.
Necesita al menos mostrar 2 píxeles por muestra para evitar el alias y más para reducir el error de intepolación a un límite de error definido. La ley de Shannon.
Medí que tienes 1000 puntos de datos en 579 píxeles de imagen en lugar de 2000 a 3000 píxeles. Por lo tanto, una visualización de resultados de frecuencia de alias.
Es su resolución de pantalla la que le da la impresión de que la señal tiene un alias. Intenta enfocarte y echar un vistazo más de cerca. Mi estimación es que esto es una tormenta en una taza de té. Seguro que habrá artefactos que parecen alias, pero así es como su pantalla maneja las cosas. Si es necesario, usa un simulador y obtén una vista alternativa de las cosas.
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