使用两个 ADC 通道来提高分辨率

电器工程 ADC
2022-02-03 15:30:09

我需要捕获位于缓慢变化的高振幅分量之上的低振幅信号的波形。我正在考虑使用具有两个通道的 ADC,并为其中一个提供低通滤波版本的信号,另一个提供放大的高通滤波版本的信号。这将增加我的 ADC 的表观分辨率。我错了吗?你能预见到这有什么问题吗?

我忘了说我还必须捕获低频分量(算法需要信号的平均值)。

“高频”分量从 0.01 赫兹到 10 赫兹。低频分量主要是信号的平均值,但它可能会慢慢变化。变化较快的分量可能具有比最大平均值小 100 倍的幅度。我们将使用的微控制器有一个 12 位 ADC(我无法改变它),但有很多通道。

4个回答

这是一个很好的主意。Syntouch的BioTac触觉传感器做同样的事情。它们内部有一个压力传感器,它以大约 50 sps 的速度捕获信号的低频部分,以及以 2000 sps 的速度放大和采样的高频分量。这很好用。

但是,我不知道你是否真的可以结合这两个信号来创建更高的分辨率,即更多位。您也许可以进行一些巧妙的信号处理,但这并非易事。

另一种提高 ADC 分辨率的方法是过采样如果您采用 16 个 12 位样本(并假设至少有 1 个 LSB 噪声),那么您确实提高了有效分辨率。

也许您可以将原始波形输入到 1 个 ADC 通道,然后使用由微控制器(或任何运行您的算法)控制的 DAC 来减去低频分量,然后将残余信号放大到第 2 个 ADC 通道。DAC 甚至可以是 delta-sigma DAC。

我认为这会给你比使用模拟高通滤波器更好的结果,因为如果以数字方式完成,原始输入到第二通道的传递函数将更容易表征,而不是未知(并且可能改变)的传递函数模拟。

但是很难说不知道频率内容+其他要求。

这没有多大意义。既然您显然只关心高频,为什么不简单地将高通滤波信号呈现给 A/D?您的描述中没有任何内容解释您为什么要查看低频信号。将其输入 A/D 不会做任何有用的事情。

如果两个频率足够接近,以至于在硬件上很难将它们分开,那么可以将复合信号放入 A/D 并进行数字滤波。然而,A/D 必须对小信号具有足够的分辨率,同时对大的慢信号具有足够的范围,并且采样速度要足够快以正确地表示快信号。这可能是不可能的。

如果您详细说明两个信号的幅度和频率范围,以及测量快速信号所需的分辨率或信噪比,我们可能会提出更具体的建议。

使用几个固定增益带通滤波器,调谐以匹配两个分量信号中每一个的中心频率。将每个分离的信号馈送到其自己的 ADC。瞧……工作完成了。