Verwenden Sie zwei ADC-Kanäle, um die Auflösung zu erhöhen

Ich muss die Wellenform eines Signals mit niedriger Amplitude erfassen, das auf einer sich langsam ändernden Komponente mit höherer Amplitude liegt. Ich überlege, einen ADC mit zwei Kanälen zu verwenden und einen mit einer tiefpassgefilterten Version des Signals und den anderen mit einer verstärkten hochpassgefilterten Version des Signals zu versorgen. Das würde die scheinbare Auflösung meines ADC erhöhen. Liege ich falsch? Können Sie Probleme damit vorhersehen?

Ich habe vergessen zu sagen, dass ich auch die Niederfrequenzkomponente erfassen muss (der Algorithmus benötigt den Durchschnittswert des Signals).

Die "Hoch" -Frequenzkomponente reicht von 0,01 Hertz bis 10 Hertz. Die Niederfrequenzkomponente ist hauptsächlich der Durchschnittswert des Signals, kann sich jedoch langsam ändern. Die sich schneller ändernde Komponente kann eine Amplitude haben, die 100-mal kleiner als der maximale Durchschnittswert ist. Der Mikrocontroller, den wir verwenden werden, hat einen 12-Bit-ADC (ich kann das nicht ändern), aber mit vielen Kanälen.

Dies ist eine sehr gute Idee. Die BioTac- Tastsensoren von Syntouch machen genau dasselbe. In ihnen befindet sich ein Drucksensor, der sowohl den niederfrequenten Teil des Signals bei etwa 50 U / min als auch die bei 2000 U / min verstärkten und abgetasteten hochfrequenten Komponenten erfasst. Das funktioniert wunderbar.

Ich weiß jedoch nicht, ob Sie diese beiden Signale tatsächlich kombinieren können, um eine höhere Auflösung zu erzielen, dh mehr Bits. Möglicherweise ist dies mit einer cleveren Signalverarbeitung möglich, aber es wäre nicht trivial.

Eine andere Möglichkeit, die ADC-Auflösung zu erhöhen, ist das Überabtasten . Wenn Sie 16 12-Bit-Samples aufnehmen (und davon ausgehen, dass mindestens ein LSB-Rauschen vorliegt), haben Sie die effektive Auflösung wirklich erhöht.

Möglicherweise können Sie die unformatierte Wellenform einem ADC-Kanal zuführen und dann einen DAC verwenden, der von Ihrem Mikrocontroller gesteuert wird (oder was auch immer Ihr Algorithmus ausführt), um die Niederfrequenzkomponente zu subtrahieren, und dann das Restsignal auf einen zweiten ADC-Kanal verstärken. Der DAC könnte sogar ein Delta-Sigma-DAC sein.

Ich denke, dies würde zu besseren Ergebnissen führen als bei Verwendung eines analogen Hochpassfilters, da die Übertragungsfunktion des Roheingangs zum 2. Kanal bei digitaler Verarbeitung leichter charakterisiert werden kann als bei einer unbekannten (und möglicherweise sich ändernden) Übertragungsfunktion für analog.

Aber es ist schwer zu sagen, ohne den Frequenzinhalt und andere Anforderungen zu kennen.

Das ergibt wenig Sinn. Da Sie sich anscheinend nur um die hohen Frequenzen kümmern, warum nicht einfach das hochpassgefilterte Signal für den A / D-Anschluss bereitstellen? Nichts in Ihrer Beschreibung erklärt, warum Sie das Niederfrequenzsignal betrachten möchten. Das in einen A / D einzuspeisen, wird nichts Sinnvolles bewirken.

Wenn die beiden Frequenzen nahe genug beieinander liegen, so dass eine Trennung in der Hardware schwierig wäre, könnte das Compsite-Signal in einen A / D-Wandler umgewandelt und digital gefiltert werden. Der A / D-Wandler müsste jedoch eine ausreichende Auflösung für das kleine Signal haben, während der Bereich für das große langsame Signal und der Abtastwert schnell genug sein müssten, um das schnelle Signal richtig wiederzugeben. Möglicherweise ist dies nicht möglich.

Wir können vielleicht etwas Konkreteres vorschlagen, wenn Sie Einzelheiten zum Amplituden- und Frequenzbereich der beiden Signale und zu der Auflösung oder dem Signal-Rausch-Verhältnis angeben, mit der Sie das schnelle Signal messen möchten.

Verwenden Sie ein paar Bandpassfilter mit fester Verstärkung, die auf die Mittenfrequenz jedes der beiden Komponentensignale abgestimmt sind. Führen Sie jedes getrennte Signal einem eigenen ADC zu. Voila ... Arbeit erledigt.