Use dois canais ADC para aumentar a resolução

Preciso capturar a forma de onda de um sinal de baixa amplitude que fica em cima de um componente de variação lenta e alta amplitude. Estou pensando em usar um ADC com dois canais e alimentar um deles com uma versão filtrada passa-baixa do sinal e o outro com uma versão filtrada amplificada e passa-alta do sinal. Isso aumentaria a aparente resolução do meu ADC. Estou errado? Você pode prever algum problema com isso?

Esqueci de dizer que também tenho que capturar o componente de baixa frequência (o algoritmo precisa do valor médio do sinal).

O componente de "alta" frequência varia de 0,01 hertz a 10 hertz. O componente de baixa frequência é principalmente o valor médio do sinal, mas pode mudar lentamente. O componente de mudança mais rápida pode ter uma amplitude 100 vezes menor que o valor médio máximo. O microcontrolador que usaremos possui um ADC de 12 bits (não posso mudar isso), mas com muitos canais.

Esta é uma ideia muito boa. Os sensores táteis BioTac da Syntouch fazem exatamente o mesmo. Eles possuem um sensor de pressão dentro deles, que captura a parte do sinal de baixa frequência em cerca de 50 sps e os componentes de alta frequência amplificados e amostrados em 2000 sps. Isso funciona lindamente.

No entanto, não sei se você pode realmente combinar esses dois sinais para criar uma resolução mais alta, ou seja, mais bits. Você pode conseguir um processamento de sinal inteligente, mas não seria trivial.

Outra maneira de aumentar a resolução da ADC é através da amostragem excessiva . Se você tirar 16 amostras de 12 bits (e supondo que haja pelo menos um LSB de ruído), você realmente aumentou a resolução efetiva.

Talvez você possa alimentar a forma de onda bruta para 1 canal ADC e, em seguida, usar um DAC controlado pelo seu microcontrolador (ou o que estiver executando seu algoritmo) para subtrair o componente de baixa frequência e amplificar o sinal residual para um segundo canal ADC. O DAC pode até ser um DAC delta-sigma.

Eu acho que isso lhe daria melhores resultados do que se você usar um filtro passa-alto analógico, porque a função de transferência da entrada bruta para o segundo canal seria mais facilmente caracterizada se realizada digitalmente, em comparação com uma função de transferência desconhecida (e potencialmente alterável) para analógico.

Mas é difícil dizer sem conhecer o conteúdo da frequência + outros requisitos.

Isso não faz muito sentido. Como você aparentemente se preocupa apenas com as altas frequências, por que não apresentar o sinal filtrado de alta freqüência ao A / D? Nada na sua descrição explica por que você deseja observar o sinal de baixa frequência. Alimentar isso em um A / D não fará nada de útil.

Se as duas frequências estiverem próximas o suficiente para dificultar sua separação no hardware, você poderá colocar o sinal do compsite em um A / D e filtrar digitalmente. No entanto, o A / D teria que ter resolução suficiente para o sinal pequeno enquanto tiver o alcance para o grande sinal lento e amostrar com rapidez suficiente para representar adequadamente o sinal rápido. Isso pode não ser possível.

Talvez possamos sugerir algo mais concreto se você fornecer informações sobre a amplitude e a faixa de frequência dos dois sinais e com qual resolução ou razão sinal / ruído você precisará medir o sinal rápido.

Use dois filtros passa-banda de ganho fixo sintonizados para corresponder à frequência central de cada um dos dois sinais componentes. Alimente cada sinal separado para seu próprio ADC. Voila ... Trabalho feito.