Курс 4 • Урок 3 из 10 • 2 академических часа

Частота дискретизации и aliasing

Цель: Изучить тему «Частота дискретизации и aliasing» и закрепить её практическими заданиями и самопроверкой.

2 акад. часа чтение и разбор теории, решение задач, работа со схемой или виртуальным стендом и проверка понимания.

Основной материал

ADC измеряет сигнал в отдельные моменты времени. Частота этих измерений называется sampling rate. Если измерять слишком редко, высокочастотная составляющая может «притвориться» более низкой частотой - возникает aliasing.

Критерий Найквиста

Для идеального восстановления ограниченного по полосе сигнала sampling rate должна быть выше удвоенной максимальной частоты полезного сигнала. На практике нужен запас и analog anti-alias filter.

Пример

Если вибрационный сигнал содержит информацию до 2 kHz, sampling 1 kHz совершенно недостаточен. Для медленной температуры с динамикой в десятки секунд, наоборот, 100 kHz не дает полезного преимущества и создает огромный поток данных.

Практическая работа

Для трех задач выберите разумный порядок sampling rate: температура большого резервуара; давление в пневматической линии; вибрация подшипника до 5 kHz. Обоснуйте не точные числа, а принцип выбора.

Самопроверка

• Что такое sampling rate?

• Что такое aliasing?

• Для чего нужен anti-alias filter?

• Почему слишком высокая sampling rate тоже имеет цену?

• От чего зависит разумная частота дискретизации?

Что нужно запомнить

  • Если измерять слишком редко, высокочастотная составляющая может «притвориться» более низкой частотой - возникает aliasing.
  • Для идеального восстановления ограниченного по полосе сигнала sampling rate должна быть выше удвоенной максимальной частоты полезного сигнала.
  • Если вибрационный сигнал содержит информацию до 2 kHz, sampling 1 kHz совершенно недостаточен.
  • Для медленной температуры с динамикой в десятки секунд, наоборот, 100 kHz не дает полезного преимущества и создает огромный поток данных.
  • Для трех задач выберите разумный порядок sampling rate: температура большого резервуара; давление в пневматической линии; вибрация подшипника до 5 kHz.
Проверка знаний

Вопросы по уроку

Нужно 75%
Загрузка вопросов…