Цифровой метод определения разности фаз

[shyub]

Есть два синусоидальных сигнала (частота 600 Гц), отличающиеся друг от друга фазой, которая в процессе работы изменяется в пределах одного градуса. Необходимо с высокой точностью (не хуже 0,1%) определить эту величину.
Первоначально попытался решить задачу с момощью двух компараторов и логики, которая запускает счётчик TIM1 (контроллер STM32) на время пока одна полуволна выше нуля, а вторая ниже. Но, скорее всего из-за нестабильности компаратора (LM319), полученный результат отличается от данных, полученных импортным прототипом.
Искал какой-нибудь готовый фазовый дискриминатор аналоговых сигналов, но безрезультатно (есть много, но все они для цифровых сигналов), т.е. проблема будет той же - нужен хороший компаратор...
В ряде учебников по цифровой обработке сигналов встречал очень в сокращённом виде (3-4 предложения и в лучшем случае одна формула), что эту задачу можно решить при помощи БПФ. Но написать полноценную программу по этому материалу, во всяком случае я, не смогу.
Буду благодарен за любую помощь.

[DanilinSA]

Компараторы тут не спасут. Малейший шум сигнала - и 0,1% уже не достижима. Либо набирать большую статистику и считать "среднюю температуру по больнице".

Как вариант решения - оцифровать несколько периодов с максимальным разрешением - обработка. Сглаживание и т.д.

[NewWriter]

но это - в идеальных условиях. шум в исходном сигнале внесет свою погрешность. RC-цепочки внесут погрешность в исходные фазы.

Ну и как в теме про УЗИ и коров - изначально ТС спрашивал, как измерить ток в многожильном кабеле, не разрывая его, а выяснилось, что надо было подходить совсем с другой стороны.

Хочется именно цифровым методом? Ладно, заводите оба сигнала на АЦП и с очень высокой скоростью оцифровывайте их. Шумы придется фильтровать. Затем складываете два сигнала, второй в противофазе, и должны получить разность, амплитуда разностного сигнала будет мерой фазового сдвига между сигналами

[shyub]

Как вариант решения - оцифровать несколько периодов с максимальным разрешением - обработка.

Вот здесь и проблема, т.к. не могу найти более менее толковой методики, как после оцифровки "вытащить" значение фазы.

Компараторы тут не спасут. Малейший шум сигнала - и 0,1% уже не достижима. Либо набирать большую статистику и считать "среднюю температуру по больнице".

Это на самый крайний вариант.

[Kabron]

NewWriter, - правильный подход, но можно проще.
Компаратором оцифровать, D-триггером сигналы /2 и складывать противофазные. Или XORить.
Выход хорошечно отфильтровать.

[shyub]

Хочется именно цифровым методом? Ладно, заводите оба сигнала на АЦП и с очень высокой скоростью оцифровывайте их. Шумы придется фильтровать. Затем складываете два сигнала, второй в противофазе, и должны получить разность, амплитуда разностного сигнала будет мерой фазового сдвига между сигналами

Спасибо, попробую. Но допустим:
Ф1: 0; 45; 90;
sin(Ф1): 0; 0,7071; 1;
Ф2: 1; 46; 91;
sin(Ф2): 0,0174; 0,7193; 0,9998;
abs(разн.): 0,0174; 0,0122; 0,0002;
В зависимости от угла меняется и разность. Здесь, скорее всего, по выборкам надо каким-то другим образом определять частоты и фазы.
На импортном прототипе на входе стоит 931 (скорее всего это MAX931), выход, которого связан с ПЛИС "Altera" (марки не видно). Есть ещё стереокодек CS4272D (он скорее всего формирует первую синусоиду 600 Гц). Плата многослойная и залита бакситкой, так что более подробно изучить её не удалось.

[anatol378]

Если частота 600 Гц "плавает" точности также не будет. На таймер надо подавать 360х10х600=2,16 МГЦ (для точности +- 0.1). Возможно использовать два таймера, один считает период основного сигнала, другой сдвиг фазы. Таймеры поделить друг на друга и умножить на коэффициэнт пересчета. Тогда таймер 24-х разрядный.

[NewWriter]

В зависимости от угла меняется и разность.

Правильно - картинку выше посмотрите, синусоида на выходе такая же будет, только с меньшей амплитудой, ее амплитуда будет равна разности фаз.

Но тут еще одна фишка - могут быть разные амплитуды двух сигналов. Причем, эта разница будет напрямую влиять на результат.
Посему, перед вычитанием, амплитуды исходных сигналов надо нормализовать, т.е. уравнять. Математически.

[shyub]

Компаратором оцифровать, D-триггером сигналы /2 и складывать противофазные. Или XORить.
Выход хорошечно отфильтровать.

Я вас правильно понял, вы это имели ввиду?

Это уже делал, правде без триггеров, а на компараторах и логике. Результат счётчика суммировал за 10 периодов и делил на 20. Максимум, что удалось получить - это ошибку около 1%. А надо не хуже 0,1%.

[Kabron]

Я вас правильно понял, вы это имели ввиду?
Вложение 114343
Это уже делал, правде без триггеров, а на компараторах и логике. Результат счётчика суммировал за 10 периодов и делил на 20. Максимум, что удалось получить - это ошибку около 1%. А надо не хуже 0,1%.

Правильно. Суммируйте за 100 периодов.
Можно просто фильтровать и мерять постоянную составляющую.