Как измерить частоту (500 кГц) точно и быстро ? - Страница 2

tauP10 · 28.07.2009, 23:00

Странного хотите.
Прелесть у терменвокса в непрерывности шкалы тона от рук музицирующего, а Вы это благородное явление хотите облачить в цифровую форму да через миди последовательности. А возможно ли такое без потери исходной "непрерывной" шкалы тона?. Может зряшная затея ?

То что не можете измерить точно период полученной частоты 2-3 кгц после смесителя - это есть явление фазового шума , начиная с задающего генератора 500 кГц. Это ПРИНЦИПИАЛЬНО шумящая вещь. Просто на частоте 500 кГц этого шума еще не видно так отчетливо как после гетеродинирования. Любой чих или даже тепловые волны от вспотевшего музиканта сказываются на частоте инструмента. После гетеродинирования визуально на периоде частот 2-3 кГц Вы видите усиленный шум в 500/2 раз . Так и должно быть.

Есть такой искуственный прием - снизить шумы за счет применения искусcтвенной петли ФАПЧ, пытающейся подстраиваться под выходную частоту 2-3 кГц, но за счет "узкой полосы" фильтра на ФАПЧ , можно сузить уровень фазовых шумов первичного источника. ФАПЧ- это своеобразный фильтр шумов в данном контектсе. Можно снизить очень сильно ( но не более чем шум использующегося в ФАПЧ ГУНа ), но при этом чем сильнее снижается шум , тем "тупее" выходной сигнал, более "тормознутый" и не так чутко слушающийся рук оператора - музыканта.

Короче: хотите алгеброй гармонию поверить - дерзайте.

dimmich · 28.07.2009, 23:18

Если использовать быстрый микроконтроллер, и чтобы тактовый генератор его таймера работал на частоте 25 МГц, можно будет отловить с градацией 1 такт генератора микроконтроллера измеряемую разницу в частоте 2 Гц за 0,01 сек.

А идея увеличить частоту задающего генератора терменвокса тоже не лишена смысла. Но если ее значительно увеличить, то наверное терменвокс будет излишне чувствителен к прочим помехам, в т.ч. радио. Хотя не знаю. Но не зря же такие частоты для этих инструментов выбирают.

COO · 28.07.2009, 23:48

Сообщение от sergeq

Наконец как совершенно бредовый метод, если диапазон частот узкий и требуется не точность, а только разрешение изменения частоты. Это, применить любой частотный детектор и преобразовать девиацию частоты в напряжение с замером его с помощью АЦП. Схема может работать очень быстро и с высоким разрешением.

Я в этом деле не специалист и профессионально проблему оценить не могу, но эта идея мне нравится больше всех.

dimmich · 29.07.2009, 00:09

Сообщение от COO

Я в этом деле не специалист и профессионально проблему оценить не могу, но эта идея мне нравится больше всех.

Думаю получите гораздо более длительную задержку чем 0,01 сек

COO · 29.07.2009, 00:33

Сообщение от dimmich

Сообщение от COO

Я в этом деле не специалист и профессионально проблему оценить не могу, но эта идея мне нравится больше всех.

Думаю получите гораздо более длительную задержку чем 0,01 сек

А частотный детектор не позволяет получить полосу больше 100Гц (0.01 сек)? Или я тут чего-то не понял.

dimmich · 29.07.2009, 00:38

Сообщение от COO

Сообщение от dimmich

Сообщение от COO

Я в этом деле не специалист и профессионально проблему оценить не могу, но эта идея мне нравится больше всех.

Думаю получите гораздо более длительную задержку чем 0,01 сек

А частотный детектор не позволяет получить полосу больше 100Гц (0.01 сек)? Или я тут чего-то не понял.

Я не спец в аналоговой технике. Ответьте кто знает.

amito66 · 29.07.2009, 15:44

Я тоже не спец по аналоговой технике, но я бы на операционнике сложил бы эталонную и плавающую частоты, затем фильтром отрезал бы 500 кГц и получил бы их разницу. Затем этот сигнал подал на два фильтра - ФВЧ и ФНЧ середина подъема/спада которых пересекаются в некоторой, средней по частоте, точке и уже по соотношению амплитуд на выходе этих фильтров с частотой преобразований АЦП оценивал бы изменение плавающей частоты.

black27512 · 29.07.2009, 15:58

Сообщение от tauP10

Странного хотите.
Прелесть у терменвокса в непрерывности шкалы тона от рук музицирующего, а Вы это благородное явление хотите облачить в цифровую форму да через миди последовательности. А возможно ли такое без потери исходной "непрерывной" шкалы тона?. Может зряшная затея ?

Ну это зависит от того как настроить синтезатор, к тому же через миди передаются не только значения "ноты/октывы", но еще и pitch, а у него разрешение ого го... Ну и в конце-концов если даже использовать не миди, то звук лучше формировать уже от независимого ГУН-а/DDS-а, что позволит формировать на много более качественный тон с возможностью сдвига/расширения/сужения диапазона синтеза простым воздействием на орнганые управления и отображением режима на ЖКИ...

tauP10 · 29.07.2009, 17:03

Сообщение от black27512

....если даже использовать не миди, то звук лучше формировать уже от независимого ГУН-а/DDS-а, что позволит формировать на много более качественный тон ...

Почему же "независимого" . Как раз зависимого, если хотите чтобы этот ГУН следил за частотой терменвокса , но обладал бы меньшими шумами , более чистым спектром. И при этом Вы готовы простить такому ГУНу запаздывание в 10mc . Так это и есть ФАПЧ , следящая за исходным ГУНом . Делаете стабильный ГУН 501-503кгц , привязанный через петлю ФАПЧ к "антенному" ГУНу терменвокса. Ширина петли ФАПЧ рассчитываете исходя из значения 100 Гц. Выход стабильного ГУНА от ФАПЧА смешиваете (перемножаете) с опорником 500 кгц и далее на ФНЧ 4 кГц для очистки от вч мусора. На выходе - "очищенный" терменвоксовый звук. Почти синус чистой воды. Хоть период меряйте (шумов мало) хоть так слушайте. Эквивалентно тому что у Вас на частоту основного тона терменвокса стоит самоперестраиваемый узкополосный фильтр с шириной 100 Гц.
имхо.

А вообще схема первого ГУНА на LM311- плохая.
Она шумит сама по себе , что Вы и наблюдаете на низкой частоте. Я бы так не делал. Сделайте первый ГУН на полевичке . Может и фильтровать не понадобится.

g-user · 30.07.2009, 06:58

Мне кажется что Вы подходите к проблеме не с той стороны. Что фактически нужно: построить датчик положения рук музыканта относительно антенны. Проще всего это сделать измеряя емкость между антенной и землей. А вот измеритель емкости можно уже строить на разных принципах. Один из них - действительно преобразователь емкость-›частота и затем измеритель частоты (с гетеродинным преобразованием или без). Но ведь можно просто измерять емкостное сопротивление переменному току, тоесть строить преобразователь емкость-›напряжение и затем измерять напряжение. Мне это видится так: ВЧ генератор (от него даже высокой стабильности не требуется), емкостной делитель напряжения в который входит антенна (или лучше применить мостик с антенной в одном плече), амплитудный детектор, усилитель постоянного тока, АЦП, микроконтроллер. Если в качестве генератора использовать микроконтроллер же, то схема становится совсем простой - пару диодов, конденсаторов, резисторов и подходящий низкочастотный операционник. Кроме того, появляется возможность подобрать частоту(для лучшей помехоустойчивости и чувствительности) непосредственно под управлением программы. Аналоговая ВЧ часть получается максимально вырожденной.

Я тут подумал еще, насчет разрядности. У слуха логарифмическая шкала. Если брать самую низкую частоту 20Hz, то следующая нота =20*(2^(1/12))= 21.189Hz. Между нотами 1.189Hz. При переходе к линейной шкале мы получаем полный диапазон 16kHz который надо измерять с шагом хотя бы 0.1Hz(взято с потолка) - иначе плавные переходы в низкочастотной части диапазона никак не получатся. Это требует log2(160000) - хотябы 18 разрядов АЦП. Встроенные в микроконтроллеры Atmel АЦП дают 9-10 разрядов, что для нас мало.
С другой стороны, если пойти по пути преобразования емкость-›частота, то для измерения с той же точностью и скоростью преобразования 100раз в секунду нам прийдется считать импульсы с частотой 160000*100 = 16MHz(и это самый неприличный минимум) - на Atmel тоже не получится.
Короче, либо ставить хороший внешний АЦП, либо внешний счетчик с генератором хотя бы 50MHz и цепями синхронизации.

Но это все голая теория. Я бы попытался попробовать на измерении напряжения и встроенном АЦП. Можно попытаться повысить разрядность АЦП за счет суммирования измерений. Думаю, дополнительно 5 разрядов выжать получится - не так уж и плохо. У Atmel есть datasheet об этом. Еще можно попытаться разбить диапазон по нескольким АЦП с разными делителями на входе и выбирать нужные показания - засчет усложнения программы.
Возможно, ступенчатость в низкочастотной части и не будет заметна на слух, а может быть и сам MIDI не успеет. Надо экспериментировать.