Komparace zašumnělých signálů

[ZdenekHQ]

Určitě už někdo z vás narazil na problém komparace zašumnělého signálu. Běžný komparátor na výstupu obsahuje zákmity v oblasti komparace, komparátor s hysterezí zase nedává přesný výsledek, neboť okamžik komparace závisí na okamžité hodnotě součtu amplitud užitečného signálu a šumu. Zajímavým a ověřeným řešením je použití komparátoru s integrací. Pokud nám nezáleží na přesném okamžiku přechodu signálu z negativní do pozitivní úrovně a zpět, ale záleží nám HLAVNĚ na CELKOVÉ DOBĚ, kdy signál překročil úroveň komparace, lze pouřít následující zapojení :



Na horním obrázku je zapojení komparátoru s integrací, na dolním obrázku klasický komparátor s hysterezí...

[ZdenekHQ]

Jelikož integrátor nedává na výstupu "ostré" hrany, ale lichoběžník daný časovou konstantou integrace, je třeba za něj zařadit obvod pro tvarování hran, ať už další jendoduchý komparátor nebo obyčejný CMOS s hysterezí.

Naměřené hodnoty jsou zde - byly provedeny 4 měření a výsledek zanesen do jednoho grafu.




Je vidět, že zatímco šířka pulsu u integrátoru je prakticky stejná, u komparátoru s hysterezí (!původně zde bylo s integrací, sorry za překlep!) je vidět zkreslení šířky vlivem šumu - viz zelené kolečko.

[ZdenekHQ]

Signály integrátoru a komparátoru jsou vzájemně inverzní pro lepší přehlednost (navíc i důsledkem zapojení), časový posuv je dán právě vlivem integrační konstanty - to ovšem není problém, pro nás je důležitá doba, kdy se signál nachází v LOG1 (popř. LOG0).

A využití - pro měření vodivosti kovu, které bude popsáno v další kapitole. Zde právě vlivem rušení dochází ke zkreslení naměřených hodnot. Pokud se např šířka pulsu mění maximálně o cca 30 procent, tak zkreslení šířky o 10-20 procent už výrazně ovlivní naměřené hodnoty....