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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP delta sigma wandler (oversampling, noise-shaping,1bit sampl)


Autor: chuen tschi Liang (Gast)
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Hi!

Ich habe mich im internet ueber diese wandlung informiert, aber checke
nur wenig...
das erste problem ist Oversampling:
warum wird der noise anteil auf eine breitere bandbreite verteilt und
wieso wird er dadurch weniger?
Ich mein wenn ich ein signal mit einer frequenz f abtaste und mit n
bits quantisiere, geht die noise kurve zwischen +/-LSB.
Wenn ich das gleiche signal mit einer hoeheren frequenz abtaste und mit
n bits quantiesiere, sollte die noise kurve auch zw. +/- LSB gehen und
genau so aussehen wie die andere, nicht?

das 2. problem ist das noise-shaping:
dieses verfahren laesst das nutzsignal unveraendert und "schiebt" den
noise anteil in einen hoeherfrequenten bereich?
im delta-sigma wandler macht das glaub ich der Integrator...

als letztes noch:
der wandler liefert einen 1bit stream, dessen dichte gleich dem
eingangssignal ist. aber es gibt wandler mit verschiedenen bits. ich
versteh nicht wie das zusammenhaengt...

ich hoffe es kann mir wer da behilflich sein....

vielen dank!
chuen tschi

Autor: Florian (Gast)
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Wenn du mit einer niedrigen samplingfrequenz arbeitest und dann ne
spannungsspitze o.ä. erwischst, hast du diese Spitze als Wert.
Wenn du dagegen mit einer hohen Frequenz arbeitest, hast du neben
deiner Spannungsspitze auch "normale" Werte drinn, die dir dein
Ergebniss wieder korrigieren.
Das wär zumindest meine Erklärung dafür. Sorry falls ich jetzt hier
mist schreib aber bin zu faul, das jetzt nachzuschauen.
mfg Flo

Autor: Bernhard (Gast)
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Hi, Guys!

Also, ich hoffe, ich kann ein wenig Licht in die Sache bringen.
Zunächst zu Deinen Fragen, Chuen.

Also Florian's Erklärung mit dem Oversampling ist wirklich witzig.
Aber leider auch wirklich nur das. Es stimmt einfach nicht. Sorry,
sollte nicht als Beleidigung gedacht sein.

Leider ist der Grund zwar mathematisch herzuleiten, aber schwierig zu
erklären. Aber ich versuch's trotzdem: Je schneller ein
Sigma-Delta-Wandler getaktet wird, umso "genauer" wird das Signal
abgebildet. Damit kriegt er eine größere ENOB (effective number of
bits). Anders ausgedrückt: Je schneller er getaktet wird, umso öfter
schaltet auch der Komparator um und damit wird der "Rippel", den die
Dreieckspannung fährt, bis der Komparator umgeschaltet wird. Also wird
auch das Rauschen geringer. Allerdings deckt jetzt der Converter eine
größere Bandbreite ab, da ja auch die Nyquist-Frequenz jetzt höher
liegt. Und unterm Strich gleicht sich das genau wieder aus. Wenn man
allerdings jetzt noch mit einem Anti-Aliasing-Filter bendbegrenzt, hat
man auch das Rauschen der Frequenzen, die durch den Filter unterdrückt
werden, gespart. Also unterm Strich gewonnen.

Deine zweite Frage ist leider gar nicht mehr zu beantworten, ohne in
Formeln auszubrechen. Generell kann man sagen, dass das Rauschen nach
dem Noise-Shaping kein weißes, sondern ein färbiges Rauschen ist, also
frequenzabhängig. Also ist das mit dem Verschieben der spektralen
Rauschleistung ist also schwerstens vereinfacht, stimmt aber ganz grob.
Man kann die Rauschleistung nicht einsparen, aber man versucht eben, nur
wenig davon dort zu haben, wo man's hört und den rest dort, wo's eh
Keinen stört, also bei einer CD beispielsweise zwischen 20kHz und der
Nyquist-Frequenz (21050Hz).

Nun Deine dritte Frage, die ist wieder leichter erklärbar. Ein
Sigma-Delta-Wandler liefert quasi einen 1-Bit-Strom mit einer
unheimlichen Frequenz. Damit hinten wieder 16 Bit beispielsweise
rauskommen, muss eine Steuerlogik nun die High und Low-Bits zählen und
in einen 16-Bit-Wert umrechnen, der dann natürlich mit einer viel
geringeren Frequenz daherkommt.


Ich hoffe, Dir geholfen zu haben und wünsch' noch Viel Spaß

Bernhard

Autor: Simon Küppers (Gast)
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>>Nun Deine dritte Frage, die ist wieder leichter erklärbar. Ein
Sigma-Delta-Wandler liefert quasi einen 1-Bit-Strom mit einer
unheimlichen Frequenz. Damit hinten wieder 16 Bit beispielsweise
rauskommen, muss eine Steuerlogik nun die High und Low-Bits zählen und
in einen 16-Bit-Wert umrechnen, der dann natürlich mit einer viel
geringeren Frequenz daherkommt.


Schieberegister?

Autor: Chuen Tschi Liang (Gast)
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Danke fuer eure Antworten!

Die haben mir wirklich weitergeholfen!

chuen tschi

Autor: thomas.o (Gast)
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hier sind deinen Fragen meiner Meinung nach relativ gut erklärt:
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/1870

mfg,
thomas

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