Sampla Sinus toppvärde ?

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
E Kafeman
Inlägg: 3561
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Sampla Sinus toppvärde ?

Inlägg av E Kafeman »

Detta har inget alls att göra med sampling?
Sampling är när man tar ett ögonblicksvärde och håller det tills man tar näsra värde.
Sample and hold som man brukar benämna det.
En enkel grundkrets som man hittar i läroböcker är denna:
SH_IC.png
Det du visar ovan är "positive peak detector".
Även denna finns i typiska läroboksexempel:
Peak_rect.png
För att bättre hantera bandbreddsbehovet och beroendet av yttre last brukar man buffra samma krets.
Den kan då se ut så här:
buf_rect.png
Dessa topp-likriktare är oändliga i sin småsignal-precision och frekvensgång. Är ej beroende av diodens normala framfall för korrekt topp-detekteing. Det är inte Samplae and hold utan toppvärdet integreras över tid, Tiden bestäms av RC i första bilden.
I andra bilden har man oändlig topp detektering,dvs kondensatorn kommer hålla sitt värde för evigt då inget laddar ur den.

Begränsningar av olika signal-linjäriteter för icke ideala kretsar är beroende av vilka krav man ställer på precisionen.

Om det bara är som visuell ljudnivå-detektor så går det bra med billigaste kretsarna.
Ögat kan ändå inte omsätta någon nämnvärd linjäritet i mätarutslag relaterad till spänning. Ofta kalibrerar man bara så att t.ex. fullt utskag är en viss inspänningsamplitud.

Handlar det om att man vill bättre kunna styra audio-signalers amplitud genom att aktivt följa visuella utslag så är fortfarande inte några större krav på kretsarna men man väljer ofta logaritmiska detektorer. OTA-kretsar är vanligt i de sammanhangen medan man i enklare fall nyttjar diodens småsignal-olinjäritet för att bättre få avläsbara utslag på såväl akustiskt upplevt svaga och starka signaler.

Örat är i sej logaritmiskt för att kunna hantera ett dynamiskt omfång om mer än 100 dB. Man använder dB som en logaritm av den linjära ljudtrycksnivån just för att bättre kunna åskådliggöra upplevda ljudnivåerna, allt från tysta viskningar upp till högljudda flygplan.
För riktigt höga ljudtryck tilkommer andra problem om det ska vara precision på mätningarna. Atmosfären i sej börjar distordera ljudvågor om trycket blir högt. Hypotetiska gränsen för max ljudtryck där det fortfarande är möjligt att återge en sinusvåg ligger på 191 dB SPL men det är ett ljudtryck som man inte överlever.
För att linjärisera för örats frekvensgång finns diverse vägda nivåkurvor, dvs man inför en kompensationskurva för det mätta resultatet.
Här ett exempel på vägd hörsel-kurva:
Fletcher-Munson-Curve-Explained-Using-Equal-Loudness-Contour-to-Mix-1-847x606.png
Ur diagrammet kan se vilka dB-spannen är för olika frevenser.
Att bygga visuella visare av ljudnivå och man inser att det i vilket fall INTE ska vara ett linjärt samband och det är meninslöst att bygga med dyra komponenter för att uppnå någon slags linjaritet.
Däremot blir det en helt annan sak om man vill med precision återge nivåer baserat på en vägd kurva.
Det gör man nästan alltid via AD-kretsar för att lättare matematiskt kunna addera korrektionskurvor i logaritmisk skala.

Just detta med logaritm kan kanske förstås om man betänker att 0dB är ungefär den lägsta nivå människoörat kan höra. Se ovan kurva. En viskning kan vara ca 30 dB, Det är en skillnad på en faktor 1000 om man skulle visualisera ljud i linjära kurvor,
Ta en linjär voltmeter med fullt skalutslag 1V. Om man sätter hög musik, ca 100 dB till fullt mätutslag, 1V. Då kommer ljud av nivån 80dB eller lägre knappt att få visarnålen att röra sej. 80 dB linjariserat är bara en hundradel av topp värdet, 10mV, och det upplevs ändå som relativt högt ljud.

Vill man bara få något roligt som utslag, inte för ljudsignalens amplitud utan för inställd förstärkning på en volymratt så kan man som enkelt förslag använda en dubbel-pot där ena potten kopplas som DC-följare av en pålagd gast DC-nivå.
Det bör vara pot där man själv kan bygga samman olika delar då ljudvolyms-pot ofta redan i sej är logaritmisk medan man för vettigt visningområde bör ha dess resistorbana linjär.

Om det handlar m att man vill ha god linjäritet över flera dekaders frekvensområde och stort spänningsområde kan man lära sej av hur det är gjort på billiga autoranging multimetrar där man inom någon procents noggrannhet kan läsa topp och RMS både för 10mV och 100V.
Vill man ha än större frekvensområde typ upp i GHz-området så finns det numera billiga IC-kretsar som fixar detta. Det blir oftast allt för dålig funktion av att bygga med diskreta komponenter.

Numera vill man ofta hellre ha ut ett digitaliserat resultat som skickas till MCU där man sedan kan behandla signalen på en mängd sätt såsom att skriva ut signalen i siffror på en display. Det ärofta billigare och effektivare än att jobba med diskreta signaler.
Här en sådan krets som kan mäta spänning på tre kanaler och skicka detta över I2C till en Arduino, allt för under 10 kr monterat på kretskort. https://www.aliexpress.com/i/1005004420852733.html
Kretsen som används är välkänd och väldokumenterad då den är tillverkad av TI så det är lätt att kolla om den kan programmeras att göra det man vill.

Enklare MCU såsom ESP32 har A/D- ingångar. Då behövs inga externa IC-kretsar mer än för att anpassa signalen inom ingångens spänningområde och lämplig förstärkning om det är svaga signaler. Om bit-upplösninen för tänkta arbetsområdet duger så är det sedan bara att själv leta upp om det nu är toppvärde man är ute efter med hjälp av en mjukvaruslinga.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Skriv svar