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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 2x 100 khz Sinus Simultan abtasten, ADC Auswahl


Autor: kitestudent (Gast)
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Hallo,
Ich möchte 2 Phasenverschobene Sinussignale mit einer Maximalen Frequenz 
von 100 khz Simultan abtasten.

Bei 100 khz sollten für die Rekonstruktion des Sinus 10 Messwerte 
reichen. Somit würde sich eine Abtastrate von minimal 1 MSPS für die 
AD-Wandler ergeben. Das auch weniger Werte zur rekonstruktion reichen 
ist mir klar. Ein bisschen reserve kann aber nie schaden.

Die AD-Wandler sollten eine 16 bit Auflösung haben, mit 14-bit könnte 
ich eventuell auch noch leben. (Vorgabe ist erstmal 16 bit)

Die Simultane Abtastung soll mittels FPGA erfolgen, der die Messwerte in 
einen Internen Block-Memory schreibt.

Als FPGA soll ein Xilinix XC3S100E eingesetzt werden. Falls nötig auch 
größer.

Nochmal kurz zusammengefasst:

- 2x Sinussignale mit max. 100 khz Simultan abtasten

- 2x ADC oder 1x Dual ADC mit 16 Bit
- Abtastrate min. 1 MSPS
- FPGA Xilinx XC3S100E

Ich hab nun schon mehrere Stunden mit der Suche nach einem passenden ADC 
verbracht. Leider erschlägt mich die Auswahl der verschiedenen 
Hersteller.

Allein schon bei der Auswahl des verfahrens bin ich etwas überfragt:

- delta sigma
- successive approximation
- pipelining

Wann setzt man welchen Typ ein?

Am liebsten wäre mir ein ADC der sofort so viele features wie möglich 
mit an Board hat um die externe Beschaltung zu minimieren (Vref, 
Sample/Hold, aliasing filter etc.)

Wobei wir schon bei der nächsten frage wären, welche features sind für 
meine Anwendung überhaupt zwinged erforderlich?

- Sample/Hold
- aliasing filter

Sample Hold haben ja eh fast alle drin, aber ist bei dieser Anwendung 
ein Aliasing Filter notwendig? Bzw. wann wird er notwendig?

Der einfachheit halber habe ich bislang nach einem Parallelen ADC 
ausschau gehalten.

Was würdet ihr nehmen?

- Parallel
- Seriell / SPI

Die ADC's würde ich dann vom FPGA aus takten um so meine Samplerate 
Variabel wählen zu können. Ist das so machbar?

Ich hoffe ihr könnt mir bei der Wahl eines passenden ADC's ein paar 
Tipps geben und vielleicht auf eventuelle Probleme hinweisen.
Vielleicht habt ihr ja auch schon so etwas ähnliches gemacht oder könnt 
mir einen bestimmten ADC sofort empfehlen.

Ich hoffe auf konstruktive Hilfe :-)

Gruß kitestudent

Autor: Sampler (Gast)
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Es ist zu spät, um noch zu rechnen, aber 16 Bit Auflösung bei 1MSample 
und 100kHz Signalfrequenz? Wozu?
Ich glaube, das ist unsinnig. Und dann stellt sich die Frage: reichen 
nicht 8 Bit?

Autor: kitestudent (Gast)
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Das ganze dient als kostengünstiger Ersatz für eine Analoge NI 
Messkarte, die Momentan diese Aufgabe übernimmt.

Da die Messkarte mit 16 bit Auflöst, ist generell der Wunsch auch einen 
16 bit ADC zu verwenden.

Autor: kitestudent (Gast)
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http://www.sorcus.com/german/pdf/xsh168i.pdf

Im Prinzip macht das Modul genau das was ich auch vor habe. Bleibt nur 
die Frage welcher ADC verbaut ist....

Autor: Sampler (Gast)
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Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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kitestudent schrieb:
> Das ganze dient als kostengünstiger Ersatz für eine Analoge NI
> Messkarte

Dir ist aber schon klar, daß sich 16 Bit nur lohnen, wenn der Rest 
deiner Schaltung einen Fehler hat der nicht wesentlich größer als 
1/64000 ist also etwa 0,0016% bei 14 Bit immerhin noch 1/16000 oder etwa 
0,006%.
Insofern sind 16 oder auch 14 Bit Auflösung und "kostengünstig" oder 
"einfach" relativ zu sehen.
Überlege dir doch mal ob 10 Bit (Bitfehler < 0,1%) und 500kS/s nicht 
auch reichen.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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kitestudent schrieb:
> Im Prinzip macht das Modul genau das was ich auch vor habe. Bleibt nur
> die Frage welcher ADC verbaut ist....

Hast du dir das Modul mal angeschaut? Das besteht aus etwas mehr als nur 
dem AD Wandler. Das mal einfach so nachzubauen ist ---sehr sportlich---!
Was mich allerdings etwas irritiert ist die Tatsache, daß es auf der 
Homepage und bei Google nicht mehr als das vorläufige Datenblatt von 
2007 für das teil gibt.
Und daß nirgends in dem Datenblatt was von max. Fehler bzw. genauigkeit 
steht.
Einen Preis für das Modul hab ich auch nicht gefunden.

Trotzdem viel Erfolg.

Autor: kitestudent (Gast)
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Sampler schrieb:
> Klick Dir etwas zusammen:

Das mit dem Zusammenklicken, habe ich auch schon versucht, allerdings 
sind mir oben beschriebene Sachen einfach unklar. Bislang habe ich noch 
nicht allzu viele Erfahrungen mit erhältlichen ADC's und deren externer 
Beschaltung sammeln können.

@U.R. Schmitt

U.R. Schmitt schrieb:
> Dir ist aber schon klar, dass sich 16 Bit nur lohnen, wenn der Rest
> deiner Schaltung einen Fehler hat der nicht wesentlich größer als
> 1/64000 ist also etwa 0,0016% bei 14 Bit immerhin noch 1/16000 oder etwa
> 0,006%.
> Insofern sind 16 oder auch 14 Bit Auflösung und "kostengünstig" oder
> "einfach" relativ zu sehen.
> Überlege dir doch mal ob 10 Bit (Bitfehler < 0,1%) und 500kS/s nicht
> auch reichen.

Die Sinus Spannung die ich messe hat eine minimale Amplitude von 200 mV 
p-p kann aber bis ca. 10 V p-p ansteigen. Das Signal ist um den 
Nullpunkt symmetrisch --> +- 10V Messbereich

Wenn ich +- 10V mit:
-  8 bit auflöse --> 78,125 mV Schritte
- 16 bit auflöse -->  0,305 mV Schritte

200 mV Amplitude --> mit  8bit --->   40 % Fehler
200 mV Amplitude --> mit 16bit ---> 0,15 % Fehler

Ich denke mit 8 bit wird das also nichts :-/ Lasse mich natürlich gerne 
vom Gegenteil überzeugen, manchmal sieht man einfach den Wald vor lauter 
Bäumen nicht ;-)

U.R. Schmitt schrieb:
> Hast du dir das Modul mal angeschaut? Das besteht aus etwas mehr als nur
> dem AD Wandler. Das mal einfach so nachzubauen ist ---sehr sportlich---!
> Was mich allerdings etwas irritiert ist die Tatsache, daß es auf der
> Homepage und bei Google nicht mehr als das vorläufige Datenblatt von
> 2007 für das teil gibt.
> Und daß nirgends in dem Datenblatt was von max. Fehler bzw. genauigkeit
> steht.
> Einen Preis für das Modul hab ich auch nicht gefunden.
>
> Trotzdem viel Erfolg.

Ich möchte nicht das ganze Modul nachbauen. Lediglich der Messbereich 
von +- 10V und die Abtastrate von 1MSPS passt genau auf meine Anwendung. 
Statt 8. Kanäle benötige ich nur zwei. Ich dachte eigentlich, dass das 
mit überschaubarem Aufwand zu realisieren sein müsste.


Ein ähnliches Projekt, allerdings mit einem Messbereich von 0 - 5V.

http://www.google.de/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=...



Danke schon mal für eure Hilfe!!

Autor: Bernhard Spitzer (b_spitzer)
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U.R. Schmitt schrieb:
> kitestudent schrieb:
>> Im Prinzip macht das Modul genau das was ich auch vor habe. Bleibt nur
>> die Frage welcher ADC verbaut ist....
Noch keiner... Das Modul ist lange geplant, aber es kamen zu wenig 
Anfragen, so dass es erstmal in der Schublade verschwunden ist.

> Hast du dir das Modul mal angeschaut? Das besteht aus etwas mehr als nur
> dem AD Wandler. Das mal einfach so nachzubauen ist ---sehr sportlich---!
Das Modul auf dem Foto ist das X-AD24-4i. 4 Kanäle mit 24bit-Wandlern. 
(habe ich damals designed und diesen Prototyp sogar selber gelötet) Die 
16-Pinner sind Magnetokoppler für die galvanische Trennung der Signale. 
Auf der Unterseite sind 4 Übertrager für die 4 diskret aufgebauten 
DCDC-Wandler. Das Modul ist für ratiometrische Messungen mit DMS, NTC 
oder PT100 gedacht (max. 10SPS). Eine schnellere Version für 
Spannungsmessungen verwendete einen 24-Bit Wandler mit 52kSPS. Weil eh` 
nur 19,irgendwas Bits stabil rauskamen wurde das Modul als X-AD20-4 
umbenannt.

tschuessle
B.

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