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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Quantisierung, Wandlerfehler bedeutung von LSB


Autor: Lucky Luck (rantanplan)
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Hallo.

Ich bereite gerade ein Praktikum vor. Es geht um eine 16 Bit 
ADC-Wandlung bei der durch Software die Wortbreit bis auf 2 Bit 
veringert werden kann und Wandlerfehler per Software simuliert werden. 
Nun verstehe ich die Bedeutung von z.B "Offset + N*LSB" nicht.

LSB ist ja das last segnifikant bit. Aber was soll das N*LSB bedeuten?
LSB hat die Wertigkeit 1. Wenn N z.B drei wär. heißt das dann 
"Offset+3*LSB = Offset+3*1 = Offset + 11b" oder wie ist das zu 
verstehen?

Beste Grüße

Autor: someone (Gast)
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Wahrscheinlich die Wertigkeit deines niederwertigen Bits.

1 als Zahl aber evtl 0.1V bzw. der Bezug zur Messgröße bei linearem 
Verhalten

so ist Offset + N*LSB die gemessene Spannung, wenn N der gelesene ADC 
wert und Offset die Offset-Spannung deiner Probespannung zur 
Null-Referenz ist.

Autor: Lucky Luck (rantanplan)
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Danke für deinen Beitrag.

Das dachte ich am Anfang auch. Aber der Versuch geht über die Spektrale 
Betrachtung des Quantisierungssignals. Hätte ich besser oben erwähnen 
sollen.

Also muss es etwas mit der Änderung der Pulsform und damit der 
Veränderung im Spektrum zu tun haben.

Autor: Lucky Luck (rantanplan)
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Mal ein Beispiel zur Aufgabenstellung:

SAP arbeitet mit einem 16 Bit ADC und einem 16 Bit DAC. Über den DSP 
kann die Wortbeite von 16 Bit bis auf 2 Bit verringert werden. Hierdurch 
lassen dich Wandler mit geringer Wortbreite per Software simulieren. 
Ebenso können Wandlerfehler per Software simuliert werden. Der DAC 
bildet aus den veränderten ADC-Daten online das zugehörige Analogsignal.

Anmerkung:

 MSB                       LSB
 16 ........8 ...........   1

1. Amplitudenquantisierung B = 2..16 Bit. Der DSP setzt nicht benützte
   Bits auf 0.
2. Offset +- N*LSB. Der Wertebereich von N ist von B abhängig:
   B=16 => N=+-32768, B=5 => N=+-16
3. Bitfehler
   16 ist immer das MSB auch wenn B < 16. Größe des Bitfehlers: +- E*LSB
   Der Wertebereich ist von B abhängig: B=5 => E=+-16
Brechnung: Der DSP Prüft ob das Bit gesetzt ist; falls ja wird E 
addiert.

Aufghabenstellung:

Schalten Sie den Bit Error auf das 16. Bit(MSB) und einen Fehler von 
+8,00 LSB. Der A/D Wandler ist auf B=8 Bit zu stellen. Hierbei werden 
die Bits Nr. 9 - Nr. 16 verwendet.

Aufgabe: Skizzieren Sie die Übertragungskennlinie. Wie hängen die 
bitfehlerbedingten Verzerrungen von der Aussteuerung ab? Wie kann das 
Verzerrungsspektrum erklärt werde?

Wie ist das zu verstehen?

Leider ist die mir vorliegende Beschreibung sehr dürftig.

Bitte um Hilfe.

Autor: Avr Noob (balze)
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Hallo Andreas,

bereitest Du das Praktikum oder Deine Teilnahme daran vor?
In welchem Rahmen findet das statt?

Wenn das oben stehende Deine gesamte Information ist, solltest Du auf 
alle Faelle Deine Kristallkugel mitnehmen.

Was ist denn ein Verzerrungsspektrum? :)

Ich habe mal eine kleine (vom Funktionsumfang, nicht von der Groesse in 
Byte :) Anwendung geschrieben (nee, eher geklickt) die Deinen Versuch 
mal simuliert (so wie ich ihn verstanden habe).

Folgendes ist mir dabei aufgefallen:

- was fuer ein Schwachsinn, einen 2 bit AD-Wandler zu simulieren, indem 
man die verbleibenden 14 bit auf 0 setzt.
(Was passiert, wenn diese bits tatsaechlich auf 0 sind und die Zahl 
negativ wird, kann man schoen am Simulator ablesen. Ich bezweifle, dass 
das auch im DSP so funktioniert. Aber ohne genauere Infos .... ?!?!)

- Der Offset kann nicht +/- 32768 sein, weil der Bereich von INT16 von 
-32768 bis +32767 geht. (Tolles Praktikum, erklaer dem Praktikumsleiter 
doch mal die Zahlendarstellung im Zweierkomplement)

- Ob der DSP wirklich das Fehlerbit addiert? Der Effekt ist zwar schoen, 
aber wer weiss schon wie der DSP das macht.


Meine kleine App ist in Labview geklickt. (Geschrieben ist irgendie 
nicht das richtige Wort :)
Leider braucht Labview immer einen eigene Runtime.

Ich stelle die App gerne zur Verfuegung, falls Interesse besteht, wenn 
mir jemand einen FTP Ort zum hochladen nennen kann (gezippter Installer 
fast 90MB).
Die quick and dirty Sourcen gibts bei Interesse natuerlich auch (LabVIEW 
8.5.1f4 VI mit ca. 56kB)

MfG,

Balze aka AVR Noob

Autor: Lucky Luck (rantanplan)
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Danke, für deinen Beitrag und das du dir die Mühe gemacht hast eine 
Simulation zu erstellen.

Ich bereite meine Teilnahme am Praktikum vor. Der Versuch dreht sich wie 
schon gesagt um Quantisierung und Wandlerfehler. Vom Themenbereich ist 
es der Signalverarbeitung zu zuordnen.

Man kann sich das so vorstellen, dass man vor einem alten 486 sitzt und 
auf einer Grafischen Oberfläche die Einstellungen für den Wandlerfehler 
macht.
Ein Spektrumanalysator, Oszi und die grafische Oberfläche stehen zum 
Ablesen zur verfügung. Mit einem Signalgenerator der über eine Messkarte 
mit dem PC verbuinden ist, kommt das Signal zum DSP.

Der DSP ist aus der DSP 56000 Familie von Motorola.

Eine Glaskugel würde mir wirklich nicht schaden ;)
Leider sind das alle Informationen die ich zur Verfügung habe.
Der Professor ist als der Exmatrikulator bekannt. Skriptum ist so gut 
wie nicht vorhanden. Praktikumsanleitungen bestehen auch nur aus wenigen 
Sätzen.
-32768 bis +32767 
 wäre mir nicht aufgefallen. Danke füe den Hinweis.

Bei Verzerrungsspektrum könnte ich mir vorstellen das es das Spektrum 
vom Fehlersignal sein könnte. Also Orginalsignal minus, das DAC 
gewandelte mit Bitfehlern behaftete Signal, und davon dann das Spektrum.

Kann es sein das LSB in der Digitaltechnik als Einheit verwendet wird?

Autor: Avr Noob (balze)
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Andreas G. schrieb:
> Kann es sein das LSB in der Digitaltechnik als Einheit verwendet wird?

Als Einheit wuerde ich es nicht bezeichnen.
Ein LSB ist eben das "least significant bit" also der kleinste 
unterscheidbare Teil.

Kennt man den Messbereich und die Auflösung kann man sich natuerlich 
ausrechnen, was dies bedeutet.

Beispiel:

Messbereich 0 bis 1,024V
Auflösung 10bit (1024 Teilungen)

=> 1 LSB entspricht 1mV

bei 8 LSB haettest Du 8mV

MfG,

Balze aka AVR Noob

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