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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC mit 30 Mhz Sample Rate?


Autor: Daniel R. (zerrome)
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Hallo,
ich bräuchte mal einen ADC mit 30 Mhz Sampling Rate und 10-12 Bit 
Genauigkeit. Gibt es so etwas in Gehäusen die man zu hause noch 
verarbeiten kann?
Ich möchte ein 10 Mhz ZF Signal abtasten und evtl. noch etwas 
verarbeiten. Welche Platform wäre dafür geeignet?

Grüße Daniel

Autor: Gerrit Buhe (gbuhe)
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Hallo Daniel,


> ich bräuchte mal einen ADC mit 30 Mhz Sampling Rate und 10-12 Bit
> Genauigkeit. Gibt es so etwas in Gehäusen die man zu hause noch
> verarbeiten kann?

Unter http://www.national.com/analog/adc findest Du sehr gute 
Auswahlfunktionen (Selection Guide) bis hin zum Gehäuse. Ich kenne nicht 
Deine Möglichkeiten und Erfahrung, aber die QFP-Gehäuse sind noch gut 
per Hand lötbar. Ich habe hier z.B. einen ADC12L066 im LQFP32 verbaut 
für die ZF-Abtastung bei 250MHz (Unterabtastung).


> Ich möchte ein 10 Mhz ZF Signal abtasten und evtl. noch etwas
> verarbeiten. Welche Platform wäre dafür geeignet?

Das hängt von den Anforderungen ab. Wie groß ist die erforderliche 
Nutzsignalbandbreite? Wenn sie nicht so groß ist, kannst Du nach dem ADC 
einen DDC (Digital Down Converter) einsetzen, der z.B. die 
Quadraturdemodulation und Dezimierung vornimmt, bevor die Basisbanddaten 
vorgefiltert mit einer geringen Abtastrate in einen DSP gehen, um dort 
weiter verarbeitet zu werden. Du kannst die 10MHz-ZF auch per 
Unterabtastung (z.B. mit 500ksps, gezielte Nutzung von Aliasing) mit 
einer geringen Abtastrate abtasten, wenn der ADC eine genügend große 
analoge Eingangsbandbreite bietet. Diesen Datenstrom könnte auch ein DSP 
noch verarbeiten.
Bei hohen Abtastraten und Bandbreiten kommt man an FPGAs nicht vorbei.

Wenn Du Deine Anforderungen genauer beschreibst, kann ich Dir konkretere 
Vorschläge unterbreiten.

Ich setze hier in einem Eigenbauempfänger nach dem ADC12L066 einen 
CLC5903 als DDC ein. Vor dem AD-Wandler werkelt noch ein CLC5526 als 
DVGA (Digital Variable Gain Amplifier) für eine AGC (Automatic Gain 
Control). Die digitalen Basisbanddaten I und Q gelangen vom DDC über 
eine synchrone serielle Schnittstelle in einen DSP.

Viele Grüße!

Gerrit, DL9GFA

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Hallo Gerrit,
wir wollen einen Empfänger für das 2 Meter Band und für analoges Radio 
bauen, also Nutzsignal von 2-100 Khz ungefähr.
QFP Gehäuse sind kein Problem, auch das herstellen der Platinen nicht.
Der ADC12L066 sieht schon mal sehr gut aus. Wo hast du den geordert? Ich 
finde den nur bei Digikey und die wollen nicht unter 250 Stück 
verkaufen.
Das gezielte ausnutzen von Aliasing ist ja mal ne gute Idee, das schau 
ich mir mal genauer an, dann würde sich die Anforderung an die Sample 
Rate deutlich verringern. Vielleicht reicht dann sogar ein normaler 
Mikrocontroller aus. Wie wir demodulieren wollen weiß ich noch nicht 
genau, glaube aber es ist da ein spezielles IC im Gespräch.

Danke schonmal

Viele Grüße, Daniel

Autor: Gerrit Buhe (gbuhe)
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Hallo Daniel,

> wir wollen einen Empfänger für das 2 Meter Band und für analoges Radio
> bauen, also Nutzsignal von 2-100 Khz ungefähr.

für das Systemdesign des Empfängers ist das sehr ungünstig, da die 
Modulationsbandbreiten deutlich unterschiedlich sind. In der ZF 
(10.7MHz?) wird ein Kanalfilter eingesetzt, daß entweder für FM-Rundfunk 
viel zu schmal, oder für Amateurfunk im 2m-Band (SSB/CW/FM?) viel zu 
breit ist. Natürlich könnte man auch zwei unterschiedliche Filter 
einbauen. Habt Ihr Euch darüber Gedanken gemacht?
Oder soll es nur ein Demonstrator zum Lernen werden, bei dem es nicht so 
sehr auf Performance (hier Selektivität) ankommt?


> Der ADC12L066 sieht schon mal sehr gut aus. Wo hast du den geordert? Ich
> finde den nur bei Digikey und die wollen nicht unter 250 Stück
> verkaufen.

Ich kann Dir gern Muster schicken. Einfach SASE mit Polsterumschlag an 
meine Adresse schicken (im Netz zu finden, oder per Privat-mail 
anfragen). Vorher solltet Ihr aber das Gesamtkonzept schlüssig machen. 
Der ADC macht ohne DSP, vielleicht sogar DDC oder FPGA keinen Sinn!


> Rate deutlich verringern. Vielleicht reicht dann sogar ein normaler
> Mikrocontroller aus.

Für die Demodulation eines FM-Stereomultiplexsignals aus dem 
Rundfunkband wird sicher kein Mikrocontroller reichen. Für die 
schmalbandigen Amateurfunksignale schon eher (SSB?), aber auch hier 
quält man sich, wenn es nicht gerade ein sehr schneller MC ist.

Was ist denn Euer Ziel beim Bau eines solchen Empfängers? Einen 
FM-Empfänger kann man mit dedizierten FM-ICs sehr viel einfacher bauen, 
als mit einem ADC in der ZF. Wenn Ihr digitale Signalverarbeitung lernen 
wollt, macht der ADC schon Sinn, aber nur mit genügend Rechenkapazität 
dahinter.


> Wie wir demodulieren wollen weiß ich noch nicht
> genau, glaube aber es ist da ein spezielles IC im Gespräch.

Also sind Anforderungen und Konzept noch nicht so richtig klar. Was für 
ein spezielles IC ist es denn?


Viele Grüße!

Gerrit, DL9GFA

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Hallo,
sorry das ich mich erst jetzt melde, aber habe viel um die Ohren 
momentan...

Eigentlich gibt es auch nichts neues zu berichten, es ist immer noch 
nicht klar wie wir demodulieren wollen...

Es steht momentan noch zur Debatte ob wir nicht weiter runter mischen 
und dann mit einem DSP weiter machen. Aber eigentlich wollten wir schon 
mehr analog machen als einfach einen Haufen IC's hintereinander zu 
schalten :)

Danke aber soweit

Grüße Daniel

Autor: holger (Gast)
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>Es steht momentan noch zur Debatte ob wir nicht weiter runter mischen
>und dann mit einem DSP weiter machen. Aber eigentlich wollten wir schon
>mehr analog machen als einfach einen Haufen IC's hintereinander zu
>schalten :)

Dann brauchst du auch keinen ADC mehr;)

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Zumindest keinen so schnellen, bzw. externen...

Autor: Gerrit Buhe (gbuhe)
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Hallo Daniel,

> Es steht momentan noch zur Debatte ob wir nicht weiter runter mischen
> und dann mit einem DSP weiter machen. Aber eigentlich wollten wir schon
> mehr analog machen als einfach einen Haufen IC's hintereinander zu
> schalten :)

jezte stellt sich natürlich schon die Frage, warum wir über AD-Wandler 
reden ;o).

Ich möchte aber das Bewußtsein dafür schärfen, daß die digitale 
Implementierung viel weniger ein Hintereinanderschalten von ICs ist als 
im Analogen. Bei analoger Implementierung suchst Du Dir wahrscheinlich 
bewährte Schaltungen und baust diese einfach nach. Höchstwahrscheinlich 
funktionieren sie auf Anhieb und Du hast wenig gelernt. Wenn Du Dich mit 
der numerischen Demodulation im DSP, FPGA oder PC auseinandersetzen 
mußt, zu Beginn mit der Simulation (Scilab, Octave), gefolgt von der 
Implementierung, dann bekommst Du viel mehr Einblick in die 
Zusammenhänge und lernst die kritischen Erfolgsfaktoren kennen. Die 
numerische Implementierung ist also viel anspruchsvoller, weil man in 
der Regel keine fertigen Funktionsblöcke zur Verfügung hat.

Jetzt kommt es natürlich auf Dein persönliches Ziel bei diesem Projekt 
an. ;o)

Viele Grüße!

Gerrit, DL9GFA

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Hallo Gerrit,
wir sind jetzt soweit, dass wir ein Frontend haben mit Bandpass im 2 
Meter Band und einen LNA mit dem BF966 Mosfet. Das ganze wird jetzt mit 
einem SI570 als LO und wieder einem BF966 als Mischer verarbeitet. Dann 
geht es als 10.7 Mhz ZF, auf einen MC3361 von Motorola, als Demodulator 
(dazwischen sind noch Filter usw.). Damit haben wir dann soweit ich das 
verstehe einen Doppelsuper, der ziemlich empfindlich ist wegen den guten 
Eigenschaften der BF966.
So weit so gut.

Nach deinem Einwand mit der Unterabtastung hab ich mal versucht mich 
etwas schlau zu machen. Dabei bin ich über folgenden Link gestoßen: 
http://www.edn.com/article/CA529378.html
Da sind Formeln angegeben, wie man die Abtastfrequenz berechnet um 
Aliasing gezielt auszunutzen. Da ich es eigentlich auch spannender 
finden würde nur ein kleines HF Frontend zu haben und den Rest Numerisch 
zu zerpflücken bin ich da immer noch am nachforschen. Daher auch meine 
anfängliche Idee das einfach nach der ZF mit einem 30Mhz ADC zu sampeln, 
was mir jetzt schon etwas utopisch vorkommt :)

Also ich habe das nach den angegebenen Formeln mal gerechnet und bin bei 
der oberen bzw unteren Grenze des 2 Meter Bandes auf 6000,062501 Hz bzw 
6000,020548 Hz Sampling Frequenz gekommen. Dazwischen liegen jetzt 2 Mhz 
Band mit vielen Kanälen. Das kann aber bei den Sampling Frequenzen nix 
werden...schade.
Wie macht man sowas denn genau. Gibt es da gute Literatur?
Wie simuliere ich das in Matlab?
Werde da weiter forschen und mich über jede Anregung freuen.

Viele Grüße

Daniel

Autor: Gerrit Buhe (gbuhe)
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Hallo Daniel,

ich war unterwegs und konnte nicht kurzfristiger antworten.

Nun habe ich in der anderen Rubrik bereits auf Deine 
Unterabtastungsfrage reagiert.

Eine geeignete ZF für den 2m-Empfänger muß anhand verfügbarer ZF-Filter 
gewählt werden. Aufgrund der geringen Kanalbandbreiten im 2m-Band wird 
sicher ein Quarzfilter eingesetzt. Im nächsten Schritt wird anhand der 
Anforderungen (Dynamik, gewünschter Processing Gain durch Überabtastung 
bezogen auf Kanalbandbreite) und der technischen Daten des AD-Wandlers 
eine geeignete Abtastfrequenz gesucht. Hierbei müssen die 
Dezimierungsschritte bis zum Basisband und die digitalen Filter 
dazwischen berücksichtigt werden.

Dazu nutzt man am besten Matlab, Octave oder Scilab. Wie das geht, 
können wir hier gern weiter diskutieren, wenn die Entscheidung zur ZF 
gefallen ist.

Viele Grüße!

Gerrit, DL9GFA

Autor: faustian (Gast)
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Ich pfusch gerade ein wenig mit dem TDA8760 herum, 40MSPS 10Bit, werd 
berichten wenn ich einen vernuenftigen Aufbau soweit habe.... Evtl 
liesse sich ein CXD1176/HI1176 uebertakten, das ist aber nur ein 
8-Bit...

Autor: Gerrit Buhe (gbuhe)
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Hallo Faustian,

faustian schrieb:
> Ich pfusch gerade ein wenig mit dem TDA8760 herum, 40MSPS 10Bit, werd

das ist keine gute Wahl, wenn man für fast 1W an Leistung nur typ. 56dB 
SNR bekommt. Das sind <7 ENOBs (Effective Number Of Bits - aus Dynamik 
"rückwärts" gerechnet).

> Evtl
> liesse sich ein CXD1176/HI1176 uebertakten, das ist aber nur ein
> 8-Bit...

Die Arbeit kannst Du Dir sparen. Mit 30ps Aperture Jitter kann Deine 
Dynamik bei 10.7MHz ZF maximal 54dB werden. Das ist zu wenig.
Siehe auch hier: Beitrag "Re: Nyquist Abtasttheorem rückwerts? Unterabtastung?"

Ich würde nicht weiter bei Video-AD-Wandlern schauen. Die erfüllen nicht 
so hohe Dynamikanforderungen, weil das im Videobereich nicht nötig ist. 
Hier geht es mehr um hohe Bandbreite bei moderater Dynamik.

Viele Grüße!

Gerrit, DL9GFA

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