Frecuencia de muestreo del tren de pulsos

Supongamos que tengo un tren de pulsos con una frecuencia de F Hertz. Una onda cuadrada normal tiene todos los armónicos impares. De Nyquist, si quiero "reconstruir" la forma de onda, la frecuencia de muestreo Fs debe ser de al menos 2*(2k+1)*F para una k grande .

¿Qué pasa si no quiero reconstruir la forma de onda y solo quiero poder detectar altos y bajos? Los receptores UART, por ejemplo, muestrean a 8 o 16 veces la frecuencia F . ¿Es porque solo quieren detectar altos y bajos? En realidad, no quieren reconstruir la forma de onda, solo están interesados ​​en ciertos puntos.

el sobremuestreo depende de la relación de cuantificación máx./mín.
@TonyEErocketscientist No entiendo. ¿Puedes elaborar?
Si tiene ADC de 10 bits con 1024 niveles y solo necesita 2, entonces la frecuencia de muestreo se reduce en 1024 o, por el contrario, si la Ley de Shannon dice 2fs para una frecuencia de 1f pero necesita 1024 niveles, entonces necesita una frecuencia de muestreo de 2*1024. Pero para la fase en UART, usan 16xf para sincronizar el reloj desde el bit de inicio para 10 símbolos con menos error 10 símbolos = 1 inicio + 1 parada + datos o +1 para paridad ... pero en realidad es 2 * 1024 + 1 * 2f

Respuestas (2)

Debe describir su "tren de pulsos" con mayor detalle, pero en general, su intervalo de muestra (período) debe ser estrictamente más corto que el "alto" más corto o el "bajo" más corto que puede aparecer en su señal. De lo contrario, corre el riesgo de perderse un máximo o un mínimo por completo.

Los UART usan frecuencias de muestreo altas para lidiar con señales "descuidadas" que pueden tener un ruido o una distorsión significativos. También los hace más tolerantes a los errores de velocidad entre los dos extremos de la conexión.

Entiendo cuando dice 'el intervalo de muestra (período) debe ser estrictamente más corto que los máximos más cortos o los mínimos más cortos'. Eso aseguraría que no se pasen por alto los altibajos, pero no sería suficiente para reconstruir realmente el tren de pulsos. ¿Estoy en lo correcto?
Correcto. Eso es lo que dijiste que querías, ¿verdad?
sí, estaba confundido acerca de la diferencia entre la reconstrucción completa y la detección de altos/bajos para trenes de pulso.
Pero en realidad, PUEDE reconstruir la forma de onda, si sabe lo suficiente sobre sus características generales. Es mucho más difícil cuando la frecuencia de muestreo está cerca de la frecuencia mínima.

La A en UART = asíncrono. Esto se refiere al reloj 16x de ejecución libre generado por el receptor para buscar el borde de bit de inicio principal y luego elegir el medio del bit usando un reloj invertido 1x (= tasa de bits) ahora sincronizado con ese borde. Dado que hay una pequeña diferencia de frecuencia, la fase del reloj se adelanta o retrasa lentamente, pero normalmente no más de 100 ppm*10 bits=0,1 %.

Esto se hace para cada palabra con bit de inicio y parada como verificación de marco de palabra . Esto permite cierto desplazamiento de bits debido a la distorsión de la señal y la diferencia de frecuencia de reloj entre el emisor y el receptor, que generalmente se encuentran dentro de los 100 ppm.

Dado que ya es lógica binaria determinada por el umbral Rx, que es lo mismo que TTL @ 1.3V, mientras que la señal es +/-V, no hay necesidad de muestrear más que este 16x f, ni ningún ahorro en silicio para muestra menos que esto. Entonces, un reloj UART 16x se ha convertido en un estándar de facto . La excepción son las tasas de bits más altas, donde un reloj de solo 8x está disponible en algunos casos con una ligera pérdida en el margen de error del reloj al límite de datos debido a todos los efectos del cambio de fase de bits.

Si quisiera tener datos sincrónicos sin bits de inicio y parada, entonces se usaría una sincronización de reloj PLL SERDES que normalmente usa un reloj a la misma velocidad que la velocidad del símbolo. A esto le sigue una búsqueda de un patrón de sincronización de cuadros único y luego puede decodificar la transmisión.

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¿Qué quiere decir con "No hay [no] ningún ahorro en silicio para probar menos que esto"? Si uso un reloj más lento, entonces mejoraría el consumo de energía. También podría venir con piezas más baratas debido a la menor frecuencia de muestreo.
Ya se puede derivar de un Xtal lento y se reduce mediante contadores, por lo que los ahorros son generalmente mínimos, a menos que los UART sean > 1 MHz, pero luego las necesidades de integridad de la señal y las demandas de BER. Pero las velocidades de datos más altas también necesitan más margen de fase, que se reduce con un reloj de 8x. Depende de tu señal. Ir a 9600 baudios a través del campus, necesitaba esto en los años 70, pero hacer 1 Mbps a través de un cable corto podría no serlo.
Los "ciertos puntos" son una estimación de la mitad del bit en función del retraso que envía el borde del bit de inicio y el timbre de ruido y otros artefactos de la impedancia del cable no coincidente. Por lo tanto, estamos hablando de la cuantificación del tiempo de inicio, no de la reconstrucción de la forma de onda. ¿Has leído sobre los patrones de los ojos?
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