Навіщо вибирати вибірку з певною частотою просто для того, щоб негайно зменшити вибірку?

Прошу вибачення, якщо це питання не поставлено. Я читаю статтю, яка стверджує наступне:

Вектори магнітометра відбирають пробу при 100 Гц. Детектор фільтрує і вниз відбирає вектори до 10 Гц для видалення сигналу від шуму і зменшення обчислень, необхідних для живої обробки на смарт-годиннику.

Мої запитання: якщо вони хотіли, щоб частота дискретизації була 10 ГГц, чому вони не просто спочатку вибірки на 10 ГГц?

якщо вони хотіли, щоб частота дискретизації була 10 ГГц, чому вони не просто пробували вибірку на 10 Гц спочатку?

Щоб уникнути випромінювання , сигнал повинен бути відфільтрований до низької частоти перед вибіркою. Ніякі частоти вище Fs / 2 не повинні бути присутніми в аналоговому сигналі (або, реально, вони повинні бути достатньо ослабленими, щоб бути захопленими в шумі, або на рівні, достатньому низькому, щоб відповідати необхідним характеристикам).

Якщо ви зробите вибірку на Fs = 10 ГГц і хочете отримати сигнали, наприклад, 4 ГГц, ваш фільтр повинен буде пропустити їх, але забезпечити сильне ослаблення вище 5 ГГц, тому йому знадобиться функція плоскої передачі в смузі пропускання, а потім круте падіння після частоти відсічення.

Ці фільтри високого порядку важко та дорого реалізувати в аналоговому домені, але дуже просто зробити в цифровому домені. Цифрові фільтри також дуже точні, частота відсікання не залежить, наприклад, від толерантності конденсаторів.

Таким чином, набагато дешевше використовувати аналоговий низькочастотний низькочастотний параметр, пробити великим коефіцієнтом, а потім використовувати гострий цифровий фільтр, щоб зменшити вибірку до кінцевої частоти вибірки, яку ви насправді хочете.

Одне і те ж цифрове обладнання можна використовувати і для декількох каналів. При такій низькій частоті вибірки вимоги до обчислювальної потужності дуже низькі, а сучасний мікроконтролер легко реалізує багато каналів цифрової фільтрації за дуже дешевою ціною.

Ви згадали слово магнітометри. Це трохи розширює сферу застосування.

Магнітометри для тих, хто не знайомий, вимірюють магнітний потік і створюють пропорційну вихідну напругу / сигнал відповідно до потоку.

Ймовірно, ви також виявите велику кількість небажаної "електричної енергії", завдяки випромінюваній магнітній енергії від будь-яких електричних кабелів навколо.

Насправді, безпосередньо вибірки на частоті 10 Гц в присутності 50 Гц можуть звести вас з розуму, так як вам може бути не так 10 ГГц, і ви побачите, що схоже на повільний зміщення постійного струму вгору і вниз протягом декількох секунд.

100 Гц стає значущим, допомагаючи зняти цей небажаний сигнал із того, що ви насправді хочете бачити. Це характерно для місць, де знайдено 50 Гц, у США, звичайно, 60 Гц.

Якщо ви використовуєте магнітометри в деяких країнах, то 100 Гц / 10 Гц працює не так добре; ви можете знайти іншу модель для цих ринків.

Відповіді щодо антиалійного / фільтруючого тощо все ще правильні; це якраз конкретніше для вашого випадку використання.

Вони не одразу ж промальовуються. Вони "фільтрують і знижують зразок". Імовірно, фільтр - це низькочастотний проміжок, який виключає псевдоніми, які можуть виникнути в сигналі зворотного зразка. Фільтрація також може знизити рівень шуму, використовуючи інформацію з декількох зразків 100 Sps, щоб сприяти визначенню кожного з вибіркових значень у децимованому (10 Sps) сигналі.

Є багато випадків, коли різні швидкі (порівняно з сигналом) джерела шуму можуть впливати на показання. Інший приклад - фотодіод, який приймає повільні вимірювання. Він міг би легко підібрати мерехтіння 50/60/100/120 Гц у різних найпоширеніших джерелах світла, залежно від того, де ви знаходитесь, і, ймовірно, навіть підбере високочастотний мерехтіння світлодіодного / флуоресцентного світла.

У деяких випадках ви можете мати можливість використовувати фільтр низьких частот на вході, але часто простіше оптимізувати фільтрацію в програмному забезпеченні (наприклад, просто пробірка та середня кількість n зразків, де n - настроюється користувачем).

Зменшення частоти дискретизації не обов'язково (лінійно) не збільшує час поселення, тому ви, по суті, знімаєте вхідний сигнал. Наприклад, у MCP3002, наприклад, час відстоювання базується на тактовій частоті SPI, яка може бути встановлена ​​з інших причин, а не на частоті вибірки (що має сенс: пристрій не знає про швидкість вибірки, якраз той факт, що його пропонують зробити вибірку, але на даних аркуша даних використовується тактова частота, встановлена ​​зі швидкості вибірки). Якщо продуктивність пристрою встановлена ​​тактовою частотою, а мінімальна тактова частота вище, ніж ви хотіли б для продуктивності, ви також можете прочитати швидше, і усереднення коштує дешево.

Перебірка вибірки полегшує фільтра псевдоніму та перехідну реакцію за допомогою АЦП SAR, в той час як усереднення шляхом децимації зменшує шум кореневих n зразків у програмному забезпеченні. Якби інтегруюча IDC AD була корисною, це можна зробити за один крок.