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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ermittlung der richtigen Abtastfrequenz


Autor: Schnapphase (Gast)
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Ich hoffe, ich bin hier im richtigen Forum ;)

Ich hab hier ein Mikrofon, dahinter einen Tiefpass. Ich möchte das 
Signal nun durch einen A/D Wandler schicken und einen µC damit füttern. 
Das Signal soll nicht weiter verarbeitet werden, eigentlich möchte ich 
es nur anzeigen - also quasi wie ein µC-basiertes Oszi.

Der Tiefpass hat eine Grenzfrequenz von 13 KHz. Wie soll ich nun 
abtasten? Nach Nyquist wären mindestens 26 KHz nötig wenn ich das 
richtig verstanden habe. Aber der TP dämpft ja die Frequenzen > 13 KHz 
nur, dh die sind noch vorhanden.

Wie bestimme ich nun die richtige Abtastfrequenz für meinen A/D Wandler?

Autor: MaWin (Gast)
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Nyquist setzt einen perfekten Tiefpass mit extrem steiler Grenze voraus, 
dein Tiefpass hat vielleicht 6dB/Oktave.

Aber du sagst, du willst ein Oszi nachbilden, dabei ist doch die 
Auflösung pro Pixel in der Zeitdomäne definiert. Genau den brauchst du, 
keinen Deut mehr.

Was man haben sollte, ist ein Sample&Hold über genau diese Zeit, man 
integriert also die Eingangsspannung inklusive höheren Frequenzanteilen 
zwischen beiden Abtastpunkten und wandelt dann schnell.

Der einfachste Integrator ist ein Kondensator :-)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Aber der TP dämpft ja die Frequenzen > 13 KHz
>nur, dh die sind noch vorhanden.

Richtig ! Dein Tiefpass must du so auslegen das Signalanteile ab 13KHz 
kleiner werden als die Aufloesung deines ADC. Bei dem 10 Bit ADC des 
AVRs brauchst du also schon eine Daempfung von 60dB. Das das jetzt nicht 
so einfach mit einem Tiefpass erreicht werden kann muss du die 
Abtastfrequenz hoeher legen. Wie hoch die nun gelegt werden muss haengt 
jetzt vom Aufwand ab der in das Filter investiert werden soll. 
Allerdings setzt die maximale Wandlungsrate des ADC und die 
Verarbeitungsgeschwindigkeit dem hier eine obere Grenze.

Gruss Helmi

Autor: Schnapphase (Gast)
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Ich kann an der Hardware nichts verändern. Also das Mikro, dahinter der 
13 KHz TP und der µC sind vorgegeben.

Und ich hab ehrlich gesagt auch noch nicht so recht verstanden, was denn 
nun die richtige Abtastfrequenz ist.

> Wie hoch die nun gelegt werden muss haengt
> jetzt vom Aufwand ab der in das Filter investiert werden soll.

Es geht erstmal mehr um die Theorie. Nehmen wir mal an, der µC packt die 
benötigte Abtastfrequenz problemlos.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Je näher dein Signal an ft/2 kommt um so höher steigt dein Filteraufwand 
also die Ordnung .

>Also das Mikro, dahinter der
>13 KHz TP und der µC sind vorgegeben.

Welcher Ordnung b.z.w. wie steil ist denn jetzt dein Tiefpass ?

Autor: Schnapphase (Gast)
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> Welcher Ordnung b.z.w. wie steil ist denn jetzt dein Tiefpass ?

Es ist ein TP erster Ordnung - nur ein Kondensator und ein Widerstand.

Autor: ::: (Gast)
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Ich wuerd mal ab 40kSample/s beginnen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>> Welcher Ordnung b.z.w. wie steil ist denn jetzt dein Tiefpass ?

>Es ist ein TP erster Ordnung - nur ein Kondensator und ein Widerstand.

Das ist so gut wie nichts. Ein Tiefpass 1. Ordnung hat 20dB/Dekade.
Jetzt kannst du ja dir mal ausrechnen wo deine maximale Eingangsfrequenz 
liegen darf damit du bei 13KHz 60dB Daempfung erzielst. So wird das 
nichts vernueftiges.

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