Мелкие вопросы по МК и ПЛИС.

[Леонид Иванович]

Имеют.

[amd9800]

Имею такой вид сигнала на шунте. Частота примерно 21КГц

Каким образом с помощью микроконтроллера можно переодически проверитьуровень сигнала.
уровень в красном кружочке и уровень в синем.

[КРАМ]

Нужно оценить скорость изменения сигнала на переднем и заднем фронте, а затем посчитать требуемую частоту дискретизации АЦП.
После чего преобразовать аналоговый сигнал в массив длиной не менее одного периода сигнала, пропустить массив через цифровой ФВЧ с частотой среза обратно пропорциональной длительности фронтов и на выходе ФВЧ получим ДВА пиковых значения сигнала. Это и будут искомые величины.

[SmarTrunk]

Ну да, либо оцифровывать достаточно быстрым АЦП, чтобы получить достаточно много отсчетов, потом выбирать из них два нужных, по некому алгоритму. Хватит ли быстродействия внутреннего АЦП?

Можно попробовать по другому: дифференциатором выделять передний фронт, сразу за ним запускать цикл АЦП - это для красной отметки. А для синей... ну, скажем, ставить пиковый детектор, и мерить уровень у него на выходе.

[КРАМ]

потом выбирать из них два нужных, по некому алгоритму. Хватит ли быстродействия внутреннего АЦП?

Этот некий алгоритм и есть дифференциатор, а точнее ФВЧ.
Что касается аналогового ФВЧ, то на его выходе потребуется ровно такая же скорость АЦП.
Кстати, никакого отдельного пикового значения для заднего фронта не требуется. На выходе ФВЧ сигнал переднего и сигнал заднего фронта будут РАЗНОПОЛЯРНЫ.
Поэтому положительный максимум будет передним фронтом, а отрицательный минимум - задним.

[amd9800]

Ну да, либо оцифровывать достаточно быстрым АЦП, чтобы получить достаточно много отсчетов, ... Хватит ли быстродействия внутреннего АЦП?

думаю не хватит быстродействия АЦП. Да и мне не нужно каждый сигнал исследовать. А выборочно раз в милисекунду.

Я так понял что АЦП имеет устройство выборки и хранения. Так что если АЦП подать в нужное время команду на оцифровку то должно получится по идее все правильно.

Но вопрос вот в чем.

Сколько времени пройдет с момента команды на оцифровку до момента захвата и запоминания сигнала АЦП?

Теперь например я определил задний фронт дал команду на оцифровку, а там уже сигнал на уровне 0.

[КРАМ]

В большинстве АЦП 8-разрядных МК семплирование (накопление в УВХ) происходит ВСЕ ВРЕМЯ пока нет преобразования (исключая еще и некоторый небольшой интервал непосредственно после его окончания). То есть задержка в отключении УВХ от входной цепи минимальная (пару машинных циклов).
Однако дело не только в этом. Конденсатор УВХ должен успеть зарядиться-разрядиться до входного напряжения, поскольку ключ соединяющий его со входом имеет относительное большое сопротивление (смотрим в даташите) и вместе с конденсатором сопротивление ключа образует интегрирующую цепь. Таким образом, помимо скорости преобразования у системы УВХ-АЦП есть еще параметр ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ.
Ну и выше сказанное подразумевает специальный буферный усилитель с низким выходным сопротивлением, дабы не увеличивать сверх имеющегося у ключа УВХ сопротивления...
ЗЫ. По поводу временнОй диаграммы.
Тут есть еще дополнительные издержки в виде латентности входа в прерывание после возникновения события измеряемого фронта.
Если фронт длится примерно 100... 200 наносекунд, то измерение значения напряжения на его завершении довольно шустрая задача.
Хотя все зависит от потребной точности. А вообще то такие измерения производят как можно чаще (лучше каждый фронт), затем массив множества измерений (скользящее окно) интегрируют для получения среднего значения в этом окне.
Тогда измерения будут статистически стабильными.

[ARV]

В большинстве АЦП 8-разрядных МК семплирование (накопление в УВХ) происходит ВСЕ ВРЕМЯ пока нет преобразования (исключая еще и некоторый небольшой интервал непосредственно после его окончания).

если верить даташиту, то у AVR совсем не так, видимо, к большинству они не относятся:

[КРАМ]

Покажите на диаграмме ИНТЕРВАЛ семплирования, то есть время, когда конденсатор УВХ подключен к пину.
Приведенная диаграмма В ТОЧНОСТИ соответствует описанному мной выше процессу...

[amd9800]

А вообще то такие измерения производят как можно чаще (лучше каждый фронт), затем массив множества измерений (скользящее окно) интегрируют для получения среднего значения в этом окне.
Тогда измерения будут статистически стабильными.

Измерять каждый фронт?
Думаю это непосильно АВР-ке. У меня дискретизация ШИМА при 8МГц работе контроллера получается 380 такта.

За 380 такта измерить 2 фронта никак. (Да и второй фронт может быть на расстояние 2-3 от переднего )

Разве если для этого использовать сторонние микросхемы.

Может использовать Пик-детектор это для наивысшего фронта. Но тут опять но - Пики будут расти легко, а в случае когда должны упасть, тогда как?
А потом эти пики пропустить через RC фильтр и получить среднее значение.

А как красные фронты отфильтровать?

[КРАМ]

Каждый фронт измерять не обязательно. Я говорил о том, что ЛУЧШЕ, а не об обязательно...
Можно вообще сделать СТРОБОСКОПИЧЕСКОЕ семплирование.
Для этого достаточно сдвигать каждую последующую выборку на один(или несколько) машинных циклов. Тогда получится, что за число периодов ШИМа равное числу отсчетов в результирующем массиве (если за каждый период ШИМа делать по одному измерению), либо за удвоенное, утроенное... число, если делать соответственно по одному отсчету на два, три... периода ШИМ.
А далее обрабатывать цифровым КИХ ФВЧ.
А вот преодолеть ограничение ПОЛОСЫ пропускания системы УВХ-АЦП уже не получится...

[ARV]

Покажите на диаграмме ИНТЕРВАЛ семплирования, то есть время, когда конденсатор УВХ подключен к пину.
Приведенная диаграмма В ТОЧНОСТИ соответствует описанному мной выше процессу...

в даташите к показанным ранее картинкам сказано:

The actual sample-and-hold takes place 1.5 ADC clock cycles after the start of a normal conversion and 13.5 ADC clock cycles after the start of an first conversion.

то есть 1,5 такта АЦП кондер соединен с входом

[amd9800]

Можно вообще сделать СТРОБОСКОПИЧЕСКОЕ семплирование.

А вот с этого момента поконкретнее...
Мне нужны дополнительные микросхемы?
Или мне достаточно воспользоваться входами Меги?

[КРАМ]

в даташите к показанным ранее картинкам сказано:

The actual sample-and-hold takes place 1.5 ADC clock cycles after the start of a normal conversion and 13.5 ADC clock cycles after the start of an first conversion.

то есть 1,5 такта АЦП кондер соединен с входом

Переводить следует не так как кажется...
Сия фраза говорит о том, что ФАКТИЧЕСКИЙ МОМЕНТ защелкивания напряжения на конденсаторе УВХ расположен ПОЗЖЕ момента начала преобразования на 1,5 АЦП клока.
Ошибка Вашего перевода состоит в путанице терминов sampling и sample-and-hold.
Первое означает ПРОЦЕСС, а второе означает СОБЫТИЕ.

Можно вообще сделать СТРОБОСКОПИЧЕСКОЕ семплирование.

А вот с этого момента поконкретнее...

Так я уже все конкретно написАл.
Если весь период исследования (период ШИМ) разбить на некие короткие интервалы (не менее и кратно машинному циклу МК), то можно В РАЗНЫХ ПЕРИОДАХ ШИМа делать всего по одному измерению, НО С ПОСТЕПЕННЫМ СМЕЩЕНИЕМ на один короткий интервал. Когда сигнал ПЕРИОДИЧЕСКИЙ, результирующий массив даст полную осциллограмму этого сигнала.
Так сделаны все стробоскопические осциллографы. Частота реальных выборок низкая, а частота дискретизации в массиве выборок высокая.

[Kavka]

Прям loast in translation

Сия фраза говорит о том, что ФАКТИЧЕСКИЙ МОМЕНТ защелкивания напряжения на конденсаторе УВХ расположен ПОЗЖЕ момента начала преобразования на 1,5 АЦП клока.

Поддерживаю. В исходном предложении нет указания на длительность. Иначе бы могло быть "takes place for 1.5 ADC clocks..." или как нибудь ещё.

[КРАМ]

Поддерживаю

Так даже с технической точки зрения делать время семплирования привязанным к клокам АЦП - совершенно беспонтовая затея.
Это время должно, как минимум, РЕГУЛИРОВАТЬСЯ...
Да и зачем сокращать время заряда, если только это не есть вынужденное мероприятие связанное, например, с коммутацией входного мультиплексора...?
Однако в АЦП с несколькими УВХ вместо привязки S&H к старту преобразования, делают ровно НАОБОРОТ. Юзер определяет ИНТЕРВАЛ семплирования и по его завершении АВТОМАТИЧЕСКИ стартует преобразование. Причем время этого старта может быть ЗАДЕРЖАНО относительно S&H, поскольку режим simultaneous sampling обеспечивает СИНХРОННОЕ срабатывание всех УВХ и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ преобразование каждого УВХ.

[amd9800]

Однако в АЦП с несколькими УВХ ...

как узнать например в атмеге 48 - есть несколько УВХ?
как будет УВХ на английском?

[КРАМ]

В Мегах ОДИН УВХ (S&H).
Несколько УВХ делают в сигнальных МК (DSP) или быстрых АЦП.

[Pink-Pank]

Прошу прощения, что вмешиваюсь в Ваш спор, но в АВР у АЦП идет последовательное сравнение после выборки (формирование цифрового кода выборки аналогового сигнала). если во время этого процесса конденсатор будет заряжаться/разряжаться в результате меняющегося сигнала - то на выходе АЦП могут получится самые разнообразные результаты. да и само устройство не зря называется выборки и ХРАНЕНИЯ (HOLD).

[КРАМ]

Прошу прощения, что вмешиваюсь в Ваш спор, но в АВР у АЦП идет последовательное сравнение после выборки.

А кто здесь утверждает другое?
Во время конверсии конденсатор УВХ отключен от пина МК и подключен к компаратору АЦП последовательных приближений.
А практически ВСЕ ОСТАЛЬНОЕ ВРЕМЯ он подключен к пину и ОТКЛЮЧЕН от АЦП.