Akusztikus MEMS szenzor vizsgálata. Sós Bence JB2BP7

Hasonló dokumentumok
Akusztikus MEMS szenzor vizsgálata. Sós Bence

Elektronika Előadás. Modulátorok, demodulátorok, lock-in erősítők

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

2. Elméleti összefoglaló

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

A/D és D/A átalakítók gyakorlat

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Elektronika IV (Analóg és hírközlési áramkörök II) 8. mérés: AD és DA átalakítók

Digitális hangtechnika. Segédlet a Kommunikáció-akusztika tanulásához

LOGSYS LOGSYS SZTEREÓ CODEC MODUL FELHASZNÁLÓI ÚTMUTATÓ szeptember 16. Verzió

ÖNÁLLÓ LABOR Mérésadatgyűjtő rendszer tervezése és implementációja

Mérés és adatgyűjtés

Szűrő architektúrák FPGA realizációjának vizsgálata

DIGITÁLIS KOMMUNIKÁCIÓ Oktató áramkörök

Analóg digitális átalakítók ELEKTRONIKA_2

Multi-20 modul. Felhasználói dokumentáció 1.1. Készítette: Parrag László. Jóváhagyta: Rubin Informatikai Zrt.

MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (2) a NAH /2014 nyilvántartási számú (2) akkreditált státuszhoz

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Mintavételezés és AD átalakítók

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 7. AZ AD KONVERZIÓ

Wavelet transzformáció

2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

Első egyéni feladat (Minta)

Iványi László ARM programozás. Szabó Béla 6. Óra ADC és DAC elmélete és használata

Digitális szűrő méréshez (DF)

Programozható Vezérlő Rendszerek. Hardver

I. C8051Fxxx mikrovezérlők hardverfelépítése, működése. II. C8051Fxxx mikrovezérlők programozása. III. Digitális perifériák

Digitális jelfeldolgozás

PWM elve, mikroszervó motor vezérlése MiniRISC processzoron

Hangtechnika. Médiatechnológus asszisztens

Zh1 - tételsor ELEKTRONIKA_2

2.3. Soros adatkommunikációs rendszerek CAN (Harmadik rész alapfogalmak II.)

Kiegészítés a Párbeszédes Informatikai Rendszerek tantárgyhoz

FEDÉLZETI INERCIÁLIS ADATGYŰJTŐ RENDSZER ALKALMAZÁSA PILÓTA NÉLKÜLI REPÜLŐGÉPEKBEN BEVEZETÉS

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW előadás

A/D ÉS D/A ÁTALAKÍTÓK

Digitális hangszintmérő

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

A tervfeladat sorszáma: 1 A tervfeladat címe: ALU egység 8 regiszterrel és 8 utasítással

Mérés és adatgyűjtés

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW 7.1

Szenzorhálózatok. Mica moteok hardware felépítése (Folytatás) Orosz György

3.18. DIGITÁLIS JELFELDOLGOZÁS

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 0. TANTÁRGY ISMERTETŐ

Akusztikus távolság meghatározás a vezeték nélküli szenzor hálózatokban. Előadó: Kincses Zoltán

Brüel & Kjaer 2238 Mediátor zajszintmérő

Autóipari beágyazott rendszerek CAN hardver

Önálló laboratórium beszámoló

Az INTEL D-2920 analóg mikroprocesszor alkalmazása

Digitális modulációk vizsgálata WinIQSIM programmal

DR. KOVÁCS ERNŐ MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

Digitális mérőműszerek. Kaltenecker Zsolt Hiradástechnikai Villamosmérnök Szinusz Hullám Bt.

Beszédinformációs rendszerek 5. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás, beszédkódolás. Csapó Tamás Gábor

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Kísérleti hangrendszer tervezése házimozihoz

Szoftver rádió (SDR) rádióamatőröknek. Dr. Selmeczi János HA5FT

Informatikai eszközök fizikai alapjai Lovász Béla

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsolt kapacitású szűrők

ATMEL ATMEGA MIKROVEZÉRLŐ-CSALÁD

Sokcsatornás DSP alapú, komplex elektromos impedancia mérő rendszer fejlesztése

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Aktív zajcsökkentő rendszerek megvalósítása szenzorhálózattal

Jelfeldolgozás a közlekedésben. 2017/2018 II. félév. Analóg-digitális átalakítás ADC, DAC

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Digitális jelfeldolgozás, analóg világban

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ SKM 5000

Akusztikus mérőműszerek

Áramkörszámítás. Nyílhurkú erősítés hatása

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 9. SZŰRŐK

MÉRŐERŐSÍTŐK EREDŐ FESZÜLTSÉGERŐSÍTÉSE

Fehérzajhoz a konstans érték kell - megoldás a digitális szűrő Összegezési súlyok sin x/x szerint (ez akár analóg is lehet!!!)

ADC és DAC rendszer mérése

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

A PC vagyis a személyi számítógép

A digitális jelek időben és értékben elkülönülő, diszkrét mintákból állnak. Ezek a jelek diszkrét értékűek és idejűek.

Betekintés a gépek állapot felügyeletére kifejlesztett DAQ rendszerbe

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

Kétcsatornás tömörített és tömörítetlen digitális hangjelek minőségi vizsgálata

π π A vivőhullám jelalakja (2. ábra) A vivőhullám periódusideje T amplitudója A az impulzus szélessége szögfokban 2p. 2p [ ]

Hordozható adatgyűjtő

Mechatronika és mikroszámítógépek. 2016/2017 I. félév. Analóg-digitális átalakítás ADC, DAC

IC-F15, IC-F25 I/O Modem interfész Mőszaki leírás

Orvosi Fizika és Statisztika

Hangkártya programozása

MEMS eszközök redukált rendű modellezése a Smart Systems Integration mesterképzésben Dr. Ender Ferenc

FIR és IIR szűrők tervezése digitális jelfeldolgozás területén

Gyakorló feladatok - 2.

Alacsonypályás műholdvétel megvalósítása szoftverrádiós eszközökkel. Dudás Levente

Választható önálló LabView feladatok 2009 A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

Mérés és adatgyűjtés

Elektromos nagybıgı megvalósítása DSP-vel

Az Informatika Elméleti Alapjai

6. témakör. Mintavételezés elve Digitális jelfeldolgozás (DSP) alapjai

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Távközlő rendszerek áttekintése

Mûveleti erõsítõk I.

Házi Feladat. Méréstechnika 1-3.

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

I 2 C, SPI, I 2 S, USB, PWM, UART, IrDA

Átírás:

Akusztikus MEMS szenzor vizsgálata Sós Bence JB2BP7

Tartalom MEMS mikrofon felépítése és típusai A PDM jel Kinyerhető információ CIC szűrő Mérési tapasztalatok. Konklúzió

MEMS (MicroElectrical-Mechanical System) mikrofonok Tulajdonságok: Omnidirekcionális Chipre integrált jelkondicionálás és ADC I/O hoz illeszthető digitális kimenet Nagyon kis méret (pontszerű)

MEMS mikrofonok kimenete PDM kimenet I2S kimenet

MEMS mikrofonok kimenete PDM kimenet 3.072MHz-es 1 bites kimenet ( 64 el decimálva 48kHz ) Digitális jelfeldolgozást igényel -> Rugalmas Kis fogyasztás (700uA) I2S kimenet Maximum 3.2MHz soros kimenet (64 órajel a 2 csatorna 50kHz szósebesség) Kimondottan hangátvitelre szolgál. (Beszédhang -> kis mintavételi frekvencia) Nagyobb fogyasztás (1.5-2.5mA)

Pulse Density Modulation (PDM) Sigma-Delta modulációval állítható elő. Az Amplitúdó értéke a relatív impulzussűrűséggel áll kapcsolatban. Nem PWM, mert a frekvencia változó. Közvetlen ráköthető analóg alul áteresztő szűrőre és a fizikai jelet kapjuk vissza.

Pulse Density Modulation (PDM) Demodulációja: Digitális alul áteresztő szűrővel és decimátorral. Speciális kis erőforrás igényű szűrő: CIC szűrővel. Utószűrés (opcionális) Fél-sáv és FIR szűrőkkel.

PDM jelből kinyerhető információ CIC decimáló szűrő kimenete: 10kHz-es szinusz jel esetén. Felülről lefele: 64-32-16-8-4-es decimálási faktor mellett.

PDM jelből kinyerhető információ CIC decimáló szűrő után kapcsolt HB és FIR szűrő kimenete: 10kHz-es szinusz jel esetén. Felülről lefele a mintavételi periódusidő: 48kHz 96kHz 192kHz 384kHz 768kHz

A CIC (Cascaded Integrator-Comb ) szűrő struktúrája A CIC szűrő részei: Integrátor Decimátor Fésű

A CIC (Cascaded Integrator-Comb ) szűrő struktúrája Frekvencia és fázismenet: Lineáris fázis Decimálás miatti aliasing torzítás mindig a szűrő elnyomási pontjaira esik. (fésűkhöz)

CIC szűrő erőforrásigénye Szűrőnként: 0db szorzó! N * (1 + D) darab B bitszélességű regiszter (csökkenthető) (D a differenciális késleltetés) Implementált szűrő: Szűrő rendje: 6 Differenciális késleltetés: 2 (szűrő meredekségét növeli) Összesen 36 darab 44 bites regiszter. N * 2 darab összeadó (sorosítható: 15Mhz-en elég 2db szűrőnként)

Mérési tapasztalatok: 64 szeres decimálás mellett: Kis amplitúdójú (buzzer) négyszög gerjesztés mellett a 2 csatorna idődiagramja: A mintavételi periódusidő 48kHz, láthatóan sok bit pontossággal előáll a mért jel.

Mérési tapasztalatok: 8 szoros decimálás mellett: Kis amplitúdójú (buzzer) négyszög gerjesztés mellett a 2 csatorna idődiagramja: A mintavételi periódusidő 384kHz, láthatóan csak néhány bit pontossággal áll elő a jel. Fontos megjegyezni, hogy nagyobb amplitúdójú jelek esetén a zaj lényegesen kisebb

Mérési tapasztalatok: Nagy amplitúdójú hangok esetén ( pl: taps, kalapácsütés) Az előbb felvetett probléma nem jelentős. Kis decimálási faktor mellett sem kapunk nagyon zajos jeleket.

Mérési tapasztalatok: Ofszet probléma: Valószínűleg a gyártástechnológiai pontatlanságok amikor csend van a mikrofonokból nem 0 érték jön ki. (ez a PDM modulált jelen is látszik) Emiatt érdemes alkalmazni kalibrációt.

Konklúzió Összehasonlítva a PDM mikrofonokat az analóg kimenetű társaikkal: Nem igényel más áramköri elemeket. (Jel kondícionálást) Kisebb felbontás, és mintavételi idő. Kisebb fogyasztás. Több mikrofon nem igényel lényegesen több erőforrást. Digitális feldolgozó algoritmust igényel.

Konklúzió Decimálási faktor Kis decimálási faktor mellett nagy mintavételi frekvencia. Kisebb amplitúdó pontosság. Kisebb légnyomásváltozást nehezen érzékel. Erőforrások Komplexebb szűrőstruktúra, beiktatott HB és FIR szűrők. Több hardver erőforrás kell, szorzók stb. Nagyobb pontosság (lokalizációs algoritmus) Mikrofonok száma Több mikrofon Drágább eszköz Nagyobb pontosság (lokalizációs algoritmus)

Köszönöm a figyelmet!