Понимание частоты дискретизации для требований АЦП

Чтобы захватить всю информацию, вам необходимо как минимум дважды сэмплировать самую высокую частотную составляющую во входном сигнале.

Если вы сделаете график PSD входного сигнала, вы увидите, что на частотах выше 400 кГц имеется значительная мощность. Возможно, вам придется сэмплировать на частоте 8 МГц, чтобы получить большую часть этого.

Кроме того, как правило, перед АЦП следует установить АНАЛОГОВЫЙ фильтр нижних частот, чтобы предотвратить наложение высокочастотных компонентов. Они не исчезают автоматически, они могут, в зависимости от типа АЦП, складываться.

Поскольку сделать фильтр с бесконечной резкостью нецелесообразно, вам придется сэмплировать более чем в два раза больше самой высокой частотной составляющей. Чем выше частота дискретизации, тем менее сложным может быть фильтр при прочих равных условиях. Вы можете подвергнуть цифровой фильтрации и децимации результирующие данные до более низкой частоты дискретизации, как только вы получите их в цифровом виде, но они должны быть захвачены с достаточной частотой дискретизации и без наложения с самого начала, иначе они будут безвозвратно повреждены.

Если вы посмотрите на свою форму сигнала более подробно и подсчитаете, что выглядит как точки выборки, я увижу следующее:

Я насчитал 22 образца, может быть, у двоих из нас. Это наводит меня на мысль, что если вы хотите реконструировать форму волны, как показано на вашем дисплее, вам нужна частота дискретизации не менее 11 MSps.

Так что ответ действительно зависит от вас.

Как вы уже указали в своем вопросе, критерии для восстановления формы волны без потери информации должны соответствовать теореме выборки Найквиста-Шеннона, которая гласит, что ваша частота выборки должна быть как минимум в два раза больше максимальной частоты сигнала, которую вы хотите fsобнаружить f. . Теперь вопрос в том, это аналоговый сигнал или цифровой сигнал.

• Если это цифровой сигнал, вы можете довольно легко оценить свою максимальную частоту и, следовательно, получить требуемую частоту дискретизации. Например, если у вас есть интерфейс UART со скоростью 115200 бод, вам нужна частота дискретизации примерно 231 кГц для обнаружения всех переходов. Теперь, конечно, чем выше ваша частота дискретизации, тем больше у вас шансов исправить ошибки в линии передачи.
• Если вы производите сэмплирование аналогового сигнала, вы отвечаете за разработку соответствующей спецификации. Для меня сигнал, который вы показываете, скорее аналоговый, чем цифровой. Итак, вопрос в том, какое требуемое временное разрешение вы хотите достичь. Если вы хотите посчитать переходы и знаете, что время нарастания и спада не будет меньше этих 3 мкс, вы можете работать с частотой дискретизации 800 кГц. Если вы хотите получить цифровое представление формы волны, ваша частота дискретизации должна быть намного выше этих 800 кГц.