¿Muestreando una señal con dos ADC separados a velocidades diferentes?

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Tengo un sistema donde necesito información de una sola señal analógica. El primero es un promedio de tiempo de la señal, en el transcurso de alrededor de 0.25 segundos. El segundo es un desglose detallado de la señal a aproximadamente 135 kHz.

Un poco más de detalle: la señal de entrada se correlaciona con una onda cuadrada de 1500 Hz y se divide en "en fase" y "fuera de fase", donde todo en fase llega cuando la onda cuadrada es alta y todo sale de fase se correlaciona con cuando la onda cuadrada es baja. Ya lo he logrado con el muestreo de 135 kHz, y puedo distinguir fácilmente entre fase y fase. Sin embargo, el promedio utiliza una gran cantidad de gastos de computación y no es estrictamente necesario muestrear tan rápido todo el tiempo. No puedo hacer una pausa con la frecuencia suficiente para hacer que el promedio sea eficiente, y mantener todos esos datos en una matriz abruma mi memoria.

La razón por la que necesito la medición de alta resolución es porque necesito saber qué tan bien correlacionadas están las señales, ya que es posible que mi señal de entrada pueda retrasarse ligeramente con respecto a la onda de referencia. Esta información es realmente crítica para mi configuración, ya que me dice cosas importantes sobre las cosas que estoy midiendo. Lo ideal sería construir un sistema en el que la medición lenta sea prácticamente ininterrumpida y la medición rápida ocurra varias veces por segundo.

Si tuviera que usar dos ADC por separado, me imagino que podría usar uno para hacer las mediciones "lentas", usar el sobremuestreo en el chip y obtener una señal de SNR alta que luego puedo promediar de manera informal e informar normalmente. Otro ADC podría hacer las mediciones de alta velocidad y recuperar la separación de fase entre mi señal y mi referencia de 1500 Hz.

Mi pregunta es sobre las mejores prácticas. ¿Cómo me aseguro de que cuando un ADC está midiendo, no interfiera con el otro ADC? He leído un poco sobre el uso de amplificadores operacionales de búfer para aislar las señales, ¿sería esa la manera de avanzar? Si puedo segregar de manera confiable la entrada en dos ADC, puedo trabajar los detalles de las matemáticas más adelante.

    
pregunta Ben S.

3 respuestas

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Si realmente está utilizando dos ADC separados (en lugar de un ADC con un mux analógico), debe asegurarse de que un ADC haya finalizado su conversión antes de iniciar la conversión en el otro ADC. Asegúrese de que ambas entradas de ADC se accionen desde una fuente de baja impedancia, como un amplificador operacional conectado como seguidor de voltaje. Si usted es realmente paranoico, use un seguidor de voltaje separado para cada ADC. Utilice buenos condensadores de derivación para ambos ADC y siga los consejos de la hoja de datos sobre cómo encaminar la tierra analógica frente a la tierra digital. No ha dado ninguna indicación de sus requisitos de resolución, por lo que es difícil ser más específico.

Pero no me queda claro por qué necesita dos ADC para la aplicación que ha descrito. ¿Por qué no solo promediar las muestras del ADC de alta velocidad para calcular su promedio de baja frecuencia?

    
respondido por el Elliot Alderson
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Definitivamente use controladores individuales para cada ADC, y considere usar referencias individuales o al menos búferes de referencia individuales.

Si se ajusta a sus requisitos de resolución, podría considerar usar un solo ADC y diezmar digitalmente la señal con un FPGA, pero sospecho que la curva de aprendizaje sería un poco excesiva.

Depende un poco de su resolución real: a 12 bits no es probable que haya un problema importante, a 24 bits se puede ver todo.

No te olvides de proporcionar filtros anti-aliasing apropiados.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Usted querrá almacenar ambos ADCs por separado, y el filtro de paso bajo cada uno a Fs / 2 o inferior (Nyquist), especialmente si sus filtros no son muy afilados, de lo contrario, tendrá muchos alias. , especialmente en tu ADC más lento.

Podría ser una buena idea usar un microcontrolador más potente en su lugar, y tal vez considerar un promedio móvil exponencial u otra técnica de promedio con una huella de memoria significativamente reducida.

    
respondido por el alex.forencich

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