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Chiarimento sul periodo di clock

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utenteantonidas » 10 ago 2017, 12:49

Buongiorno,
il mio professore universitario ci ha fatto fare un esercizio sui sistemi digitali per le misure di frequenza.
Il testo dell'esercizio è il seguente:
"Progettare un sistema digitale per la misura del periodo di segnali sinusoidali fino a un massimo di 1 ms con errore non superiore a 200 ns."

Il Tclk è stato calcolato come la metà dell'errore, ovvero 100 ns. Potete spiegarmi il perché ? Non trovo da nessuna parte questa formula e non riesco a ricavarla, ma non me la sento di usarla senza capirne il motivo.

Grazie mille :ok:
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[2] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utenteboiler » 10 ago 2017, 13:06

L'evento che tu vuoi riconoscere (per esempio lo zero-crossing del segnale sinusoidale) può avvenire in qualsiasi punto dell'intervallo tra due samples.

EDIT: a partire da qui ho scritto boiate #-o . Vedi sotto per la versione corretta.

Il worst-case si ha quando il primo evento avviene immediatamente dopo il clock e il secondo immediatamente prima. Graficamente:

Come vedi il primo errore è "quasi un periodo di clock".
E il secondo errore è anche lui "quasi un periodo di clock".

L'errore totale nel worst-case è quindi di due periodi di clock.
Da qui che il periodo deve essere la metà del massimo errore ammissibile.


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[3] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 10 ago 2017, 13:18

boiler ha scritto:il primo errore è "quasi un periodo di clock"

In effetti viene catturato il valore precedente del timer, non quello successivo che ancora non esiste, perciò il primo errore sarebbe piccolo. Il secondo errore sì è circa un periodo di clock ed essendo sul semiperiodo della sinusoide conta il doppio sul periodo intero.
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[4] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utenteboiler » 10 ago 2017, 13:25

EcoTan ha scritto:In effetti viene catturato il valore precedente del timer

Sì, hai ragione, quel disegno è una porcheria. Però è il secondo ad essere sbagliato, non il primo.

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[5] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 10 ago 2017, 13:28

Prego, il disegno è favoloso ed ha consentito di chiarire la situazione.
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[6] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utenteboiler » 10 ago 2017, 13:38



La situazione è questa: ho colorato i tick del clock che corrispondo al rilevamento di un evento.

Il primo è a t_0 + t_{err1}, il secondo a t_1 + t_{err2}, dove t_0 e t_1 sono gli istanti in cui effettivamente la sinusoide attraversa lo zero.

Il periodo effettivo è quindi T = t_1 - t_0
Il periodo misurato è T_m = (t_1+t_{err2}) - (t_0+t_{err1}) = t_1 - t_0 + t_{err2} - t_{err1} = T + t_{err2} - t_{err1}
E quindi l'errore è T_{err} = t_{err2} - t_{err1}

Dato che i due termini di errore sono sempre positivi, il valore assoluto dell'errore è massimo quando uno è minimo e l'altro massimo.
Quindi, per esempio, se t_{err1} = 0 e t_{err2} \approx T.
In questo caso T_{err} \approx T

E da qui, come ha scritto Foto UtenteEcoTan (grazie, troppo gentile!), si raddoppia per considerare tutto il periodo.

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[7] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utentevenexian » 10 ago 2017, 15:05

Volendo essere precisi, il problema è mal posto: bisogna specificare anche il throughput dell'informazione.
Se la misura viene fatta tra due passaggi per lo zero consecutivi vale quella considerazione, ma se viene fatta tra due fronti di salita, o di discesa, non è più valida.
La precisione richiesta si può ottenere anche con un clock a frequenza ancora inferiore se si accetta un tempo di misura maggiore. I prescaler servono anche a questo. Con un prescaler sul segnale di ingresso, si può aumentare la risoluzione a piacimento.
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[8] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utenteantonidas » 10 ago 2017, 15:12

Innanzitutto grazie a tutti per le risposte. Ho capito il concetto e ora mi torna.
Il mio dubbio resta comunque a causa di questa slide del professore:

https://ibb.co/cbr3Kv

Se l'errore è 2 volte il Tclk, dovrebbe risultare: Errore = 0.0000002 s (in percentuale = 0.00002%)

Ma se così fosse, perché l'errore è invece (1/10^7)=0.0000001, e di conseguenza in percentuale 0.00001% ?

In questo caso è come se l'errore è il Tclk avessero lo stesso valore, e non Errore=2Tclk come prima.
Cosa è cambiato ?
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[9] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utentevenexian » 10 ago 2017, 15:22

Neanche farlo apposta, la situazione è esattamente quella che descrivevo in [7].
Il conteggio avviene ad ogni passaggio per lo zero del segnale di ingresso, ma poi questo è passato attraverso un prescaler 1/20.
Questa operazione rende il periodo misurato dieci volte quello originale e l'errore lo puoi vedere come il rapporto tra questo periodo e quello del clock del contatore.
Ad ogni modo, complimenti per la chiarezza della slide. :?
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[10] Re: Chiarimento sul periodo di clock

Messaggioda Foto Utenteantonidas » 10 ago 2017, 15:30

Effettivamente il problema è che quel giorno non ero a lezione, il professore non ci ha consigliato nessun libro di testo a causa del programma troppo vasto e le slide sono l'unica cosa che ho.
Per quanto riguarda il divisore in frequenza, come decido se utilizzarlo o meno nella progettazione del circuito ? Il testo dell'esercizio mi sembra molto vago ?%
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