¿Cómo medir la amplitud del ruido?

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Estoy intentando configurar un convertidor de analógico a digital para leer el ruido eléctrico. El ruido es algo gaussiano con una amplitud muy aproximada del orden de 2Vp-p. Estoy usando un ADC de rango de 10 bits que se extiende a 2.5V, y tengo la oportunidad de alterar la amplitud de la señal hacia arriba o hacia abajo.

Mi problema es el bit gaussiano. Esto significa que no hay límite para el rango de la señal, solo que las señales que abarcan mucho más de 2V se vuelven cada vez más raras. Algunas veces pueden abarcar 3Vp-p en raras ocasiones. Más en ocasiones aún más raras.

¿Cómo configuro la amplitud de entrada? ¿Voy bajo y solo uso 5 bits la mayor parte del tiempo asegurándome de que nunca me perderé una lectura mentirosa hasta que el Universo se enfríe? ¿O voy alto, uso 9 bits y luego a menudo pierdo las señales de mayor amplitud? Err ...

No estoy seguro si esto es realmente una pregunta eléctrica o estadística. Sin embargo, esta debe ser una situación común en la adquisición de señales, por lo que espero algunos consejos sobre mejores prácticas. ¿Cómo se configuraría un dispositivo de adquisición industrial comercial específicamente para este caso de uso? Solo puedo pensar en analogías estúpidas, como un dispositivo científico de pesaje de castores. ¿Cómo obtendría el mejor uso de mis 10 bits para asegurar que puedo pesar a todos los castores con una buena resolución? Intente ver esto desde una perspectiva comercial para que realmente esté intentando diseñar y vender estos dispositivos.

P.S. Después de haber escrito el título por última vez, mi problema parece reducirse a "¿Cómo medir la amplitud del ruido?"

    
pregunta Paul Uszak

2 respuestas

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Me alegra ver que dijiste que el ruido era 'un poco gaussiano'. Si hubiera afirmado que el ruido era gaussiano, habría estado ocupado advirtiendo que el mapa no es el territorio, el ruido puede hacer lo que quiera, sin embargo, Gaussian es una buena aproximación a muchos procesos de ruido.

Como lo señala correctamente, deberá esperar hasta que el universo se enfríe para ver todas las muestras. Por lo tanto, debe investigar la señal, y esperar que esté estacionario dentro del tiempo de su análisis, y estacionario en el futuro si desea usar su análisis para establecer una ganancia máxima.

Lo que hay que hacer es calcular un CCDF (google, wikipedia) de su señal de entrada, con un rango suficientemente amplio para que no haya una sobrecarga observada en su tiempo de observación. Esto conducirá muy rápidamente a una buena estimación de cuántas muestras no podrá capturar para un rango máximo dado, y subestimar la potencia de la señal si se mide con el nuevo rango.

Podrá realizar cálculos como 'si desea medir con una probabilidad del 95% hasta una precisión de potencia del 0,01%, entonces debe establecer una señal de pico x.sigma'. Por supuesto, eso se basa en la señal que ya has visto. Si desea estimar el efecto de las señales que no ha visto, eso siempre será una extrapolación, lo que siempre es incierto.

Como sugerencia, si el ruido parece guasiano (ish), y puede identificar un sigma probable, tres sigma a menudo es lo suficientemente grande para algunas personas, aunque demostrablemente demasiado pequeño para otros, seis sigma es solo el doble de grande, y satisfará a todos menos a los teóricos y a los investigadores de errores en la unidad de disco 'one in 10 ^ 12'.

    
respondido por el Neil_UK
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La amplitud del ruido gaussiano se define como el ancho de su función de densidad de probabilidad PDF. La estimación de esta función se realiza generalmente sobre la base de varios miles de muestras de ADC, obviamente con una tasa de muestreo adecuada (para obedecer el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon-Kotelnikov-etc.) Que excede el ancho de banda del ruido particular. Luego, DSP (procesamiento de señal digital) se adapta mejor a la curva gaussiana y calcula su ancho. Para obtener más detalles, consulte la guía práctica de Analog Devices .

    
respondido por el Ale..chenski

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