Comprensión de la tasa de muestreo para el requisito de ADC

Así que tengo este diagrama de voltaje. Estos son voltajes correspondientes a cambios de corriente en un cable.

Estoy tratando de comprender la velocidad de transmisión para elegir un ADC para leer estos valores analógicos.

diagrama de voltaje

El tiempo pico a pico es 3-4us. Necesito probarlos para obtener valores digitales. ¿Qué tipo de ADC se requiere?

Según mi cálculo es T= 3 ∗ 10 − 6 s o 4 ∗ 10 − 6 s es decir, 350 - 400 kHz aprox. ¿Cuáles deben ser los criterios de ADC si tengo que seleccionar un microcontrolador para mi tarea?

Dado que los criterios de Nyquist dicen que el doble de la frecuencia de muestreo, ¿funciona algo más de 800 kHz? ¿O me estoy perdiendo algo aquí?

EDITAR Creo que debo especificar este punto. Hay 3 niveles de datos que necesito rastrear, 0, 1 y 2 niveles (0= 0ma; 1= 10mA; 2=20mA, digamos). Cada uno representa un nivel de voltaje proporcional a la corriente en el cable. Entonces necesito rastrear cada uno de los niveles.

"Todo lo que tengo que hacer es probar lo que dice nyquist y estoy bien" es un error clásico de principiante (¡que también cometí durante mucho tiempo!). El criterio de nyquist solo se aplica a señales perfectamente limitadas en banda (es decir, sin señales del mundo real) y la reconstrucción que necesita hacer es bastante complicada. Si desea poder interpolar sus puntos y obtener un buen gráfico, probablemente desee 5-10 veces más alto que la frecuencia de interés más alta. ¡Tenga en cuenta que la mayoría de los o-scopios de 100MHz tendrán frecuencias de muestreo de 1GS/s+! (y no porque la fabricación tenga ganas de desperdiciar dinero).

Respuestas (3)

Para capturar toda la información, necesita muestrear al menos el doble del componente de frecuencia más alta en la señal de entrada.

Si hace un gráfico PSD de la entrada, verá que hay una potencia significativa a más de 400 kHz. Es posible que tenga que muestrear a 8 MHz para obtener la mayor parte.

Además, por lo general querrá preceder al ADC con un filtro de paso bajo ANALÓGICO para evitar que los componentes de frecuencias más altas tengan un efecto de alias. No desaparecen automáticamente, pueden, según el tipo de ADC, plegarse.

Dado que no es práctico hacer un filtro infinitamente nítido, tendrá que muestrear a más del doble del componente de frecuencia más alto. Cuanto mayor sea su frecuencia de muestreo, menos complejo puede ser el filtro, en igualdad de condiciones. Puede filtrar y diezmar digitalmente los datos resultantes a una frecuencia de muestreo más baja una vez que los tenga en formato digital, pero debe capturarse a una frecuencia de muestreo suficiente y sin alias para empezar o se corromperá irremediablemente.

Si observa su forma de onda con más detalle y cuenta lo que probablemente sean puntos de muestra, veo esto: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Cuento 22 muestras en quizás 2 us. Esto me llevaría a creer que si desea reconstruir la forma de onda como se muestra en su pantalla, necesita una frecuencia de muestreo de al menos 11 MSps.

Así que la respuesta realmente depende de ti.

Como ya indicó en su pregunta, los criterios para reconstruir una forma de onda sin pérdida de información deben cumplir el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, que dice que su frecuencia de muestreo debe ser al menos dos veces la frecuencia máxima de la señal que le gustaría fsdetectar f. . Ahora la pregunta es, ¿es esta una señal analógica o una señal digital?

  • Si se trata de una señal digital, puede evaluar fácilmente su frecuencia máxima y, por lo tanto, obtener la frecuencia de muestreo requerida. Por ejemplo, si tiene una interfaz UART con 115200 baudios, necesita una frecuencia de muestreo de aproximadamente 231 kHz para detectar todas las transiciones. Ahora, por supuesto, cuanto mayor sea su tasa de muestreo, mejor será su oportunidad de corregir los errores en la línea de transmisión.
  • Si está muestreando una señal analógica, está a cargo de encontrar la especificación correspondiente. Para mí, la señal que estás mostrando es más analógica que digital. Entonces, la pregunta es cuál es la resolución de tiempo requerida que desea lograr. Si desea contar las transiciones y sabe que el tiempo de subida y bajada no será inferior a estos 3us, puede trabajar con la frecuencia de muestreo de 800 kHz. Si desea obtener una representación digital de la forma de onda, su frecuencia de muestreo debe ser mucho más alta que estos 800 kHz.
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