Hallo Leute, ich habe momentan das Problem, das ich den gewünschten DAC (ein MCP48CVB24: 4 Kanal, 12 Bit, TSSOP, 1 LSB Genauigkeit) nicht für privat in kleiner Stückzahl auftreiben kann :( Aber ich kann 8 Bit mit 8 Kanälen (MCP48FVB08 u.A. bei TME) bekommen. Der hat zwar definitiv nicht die benötigte Breite und ist weniger genau (rechnerisch brauche ich "nur" 10 Bit - 12 Bit wäre hier ein Bonus), aber doppelt so viele Kanäle und wäre, bis auf die extra 4 Ausgänge ein kompatibler Ersatz was das Footprint angeht. Jetzt kam mir die Idee, DAC-Dithering zu machen. Normalerweise wird hierzu ja ein DAC zwischen zwei Signalen hin und her geschaltet und der Mittelwert entspräche dann dem Sollwert. Um die Umschwingzeit/"Setteltime" des DACs außer acht zu lassen, würde ich jetzt einfach zwei DAC Kanäle (einen der ersten vier und einen zweiten der letzten vier, die der 4-Kanal nicht hat) die benötigten Werte für das Dithering vorgeben und per Muxer zwischen Ihnen umschalten - adäquater Filter hinter dem Muxer natürlich inklusive. Wenn ich das geschickt layoute, kann ich so mit nur einer PCB-Variante später auch den Ziel-DAC einsetzten ohne die Hardware anzupassen - dafür brauche ich halt einen billigen Muxer, den ich eh schon auf dem Board hätte nochmal :) By the way... Ich benötige nicht die große Genauigkeit oder Geschwindigkeit, sondern nur die Auflösung. - Ein 22 Bit ADC (MCP3561) macht eine Offset-Messung, so das ich Abweichungen gegenregeln könnte, wenn ich das brauche. Glaubt ihr, das wäre eine provisorisch gute Lösung?
Ralf H. schrieb: > icht für privat > in kleiner Stückzahl auftreiben kann :( Blödsinn, 600 Stück auf Lager bei Mouser. Ralf H. schrieb: > Glaubt ihr, das wäre eine provisorisch gute Lösung? Nein.
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Funktioniert bei mir super, indem die Ausgänge zweier DACs (im selben Gehäuse) über einen PWM-gesteuerten Analogmultiplexer laufen und gefiltert werden. Das ist je nach Anwendung durchaus kein Provisorium. Dithern würde an den Bereichsenden immer weniger nützen.
Danke für ernstgemeintes Feedback. F. M. schrieb: > Blödsinn, 600 Stück auf Lager bei Mouser. Irgendwie hatte ich Mouser gar nicht auf dem Schirm für private Lieferungen (eher TME), aber ich habe mich gerade eines besseren belehren lassen: https://www.mouser.de/new-customers/ -> "...Im Gegensatz zu vielen unserer Wettbewerber verkaufen wir gleichermaßen an Unternehmen wie an Verbraucher..." Danke für den Hinweis :) F. M. schrieb: >> Glaubt ihr, das wäre eine provisorisch gute Lösung? > > Nein. Weil? Warum wird das dann in der Literatur so häufig erwähnt? @ Eckhard T. (etik)22.09.2023 09:53 Cool! Kannst du mir etwas mehr Details nennen? Hast du das irgendwie vermessen? Motopick schrieb: > sondern einfach Murks. Weil? Warum wird das dann in der Literatur so häufig erwähnt?
Ralf H. schrieb: > Warum wird das dann in der Literatur so häufig erwähnt? Weil: -Literatur alt -Design für extremen Preisdruck zB. integrierte DACs verwenden obwohl zu wenig bits -Es gibt keinen DAC für die Anwendung der gut genug ist zB. für Raumfahrtanwendung etc. https://www.edn.com/combine-two-8-bit-outputs-to-make-one-16-bit-dac/ " I recently designed for a tunable-diode laser spectrometer for a Mars-exploration ... everything in the design had to consist solely of components from the NPSL (NASA parts-selection list)" Also ja, kann man machen aber bitte nicht für ein normales Produkt und schon gar nicht, wenn du später sowieso einen anderen DAC verwenden willst. Ralf H. schrieb: > Wenn ich das geschickt layoute, kann ich so mit nur einer PCB-Variante > später auch den Ziel-DAC einsetzten ohne die Hardware anzupassen - dafür > brauche ich halt einen billigen Muxer, den ich eh schon auf dem Board > hätte nochmal :) ... mfg
> Warum wird das dann in der Literatur so häufig erwähnt?
Wird es das?
Es reicht eine einfache Fehler- und Aufwandsabschaetzung.
Zeig doch mal nur eine Literaturstelle, die "Vorteile" zeigt.
Man kann wohl "Noiseshaping" und aehnlich esoterische Dinge tun,
aber doch nicht mit einem dazugemurksten Analogmultiplexer...
Ralf H. schrieb: > Irgendwie hatte ich Mouser gar nicht auf dem Schirm ... Digikey anscheinend auch nicht: Für den Anfang sollten die 68 Stück doch schon einmal helfen, ab 8 Stück versandkostenfrei. https://www.digikey.de/de/products/detail/microchip-technology/MCP48CVB24-20E-ST/14565740
Nachdem ich jetzt ein Teardown von einem E3631xA Netzteils von Keysight gesehen habe, rudere ich meine Anspruch am Präzision zurück und denke, ich war klar auf dem Wege des Overengineerings! "Früher" zu Zeiten der E363xA Serie an Netzteilen, war da ein 16 Bit DAC (eigentlich einer für Audio) mit Abgleichmöglichkeiten und selbst gebauten Sample'n'Hold (aus Muxern und OPs) um U/I/OVP auszugeben und ein hochauflösender Flash-ADC vorgesehen. Das war meines Erachtens gut, sehr gut sogar und zog sich so durch diverse Serien die auch heute noch in vielen Laboren stehen! Aber heute in den E36312A? Ein 16Bit ADC (ADS1120), vermutlich für die Ausgangsmessung/Abgleich des DACs und - jetzt kommts - ein PWM-DAC! Die erzeugen doch echt per µC (einem pro Netzteil-Kanal!) ein PWM Signal je "SET-Wert", jagen es auf einen 74LVC04A (der aus einer 2,5V Referenz (REF3125) versorgt wird)der vermutlich nur als invertierender Buffer dient und dann auf RC-Filter. Ich sehe da drei Ausgänge und würde die U/I/OVP zuschreiben. Hier die Ausschnitte auf die ich mich beziehe: https://xdevs.com/doc/HP_Agilent_Keysight/E36300A/img/psu_hvpia.jpg und https://xdevs.com/doc/HP_Agilent_Keysight/E36300A/img/psu_hvpc2.jpg Die komplette Zerlegung ist hier https://xdevs.com/review/e36312a/ zu finden. Ich lasse mich gerne eines besseren belehren, was meine Analyse angeht! Nachdem ich das sehe, würde ich sowas in der Art auch bauen. Allerdings würde ich nicht eine 74x04 mit der Referenz versorgen, sondern würde die Referenz auf einen Muxer Kanal legen und den Muxer per PWM Takten. Meine Idee ist übrigens ein Zig-Kanal Netzteil, das ohne Display/Knöppe auskommen soll und per USB/PC bedient wird. Sowas brauche ich in letzter Zeit ziemlich oft - und dann meist auch mehr als einen Kanal den mein Korad 3005P nur hat - so viel Leistung wie es bietet brauche ich jedoch nicht). Und da ich von einigen Leuten aus meinem Umfeld angesprochen wurde (u.A. ein Reparier-Café und ein Funker), die auch sowas suchen, dachte ich mir, machste mal was. ;)
Ralf H. schrieb: > Meine Idee ist übrigens ein Zig-Kanal Netzteil, das ohne Display/Knöppe > auskommen soll und per USB/PC bedient wird. Ein Netzteil das sich nur per PC einstellen lässt halte ich für äusserst Unpraktisch. Und wenn es nichtmal ein Display hat weiss man nichtmal was einen beim einschalten erwartet.
> ein PWM-DAC!
Du sulltest nochmal nachlesen worauf sich meine Bemerkung bezog.
Naemlich auf das "Umschalten zwischen zwei DACs" mit einer PWM.
Und das ist sehr wohl Murks. Selbst wenn beide DACs moeglicherweise
auf dem selben Die sitzen.
Wenn man nur das LSB des DAC "fein" verstellen will, kann man
das sicher schlauer anstellen.
Und ob so ein Netzteil mit einem PWM-DAC, dann vielleicht doch
nicht so hurtig und spontan auf Steuerbefehle reagiert?
Fuers "Knoepfchen" drehen wird es wohl reichen.
> sondern würde die > Referenz auf einen Muxer Kanal legen und den Muxer per PWM Takten. Schlauer geworden bist du also auch noch nicht. So ein Mux hat wesentlich schlechtere dynamische Eigenschaften als ein "Wald-und-Wiesen" 74LVC04A, was das Umschalten zwischen seinen Kanaelen angeht. Die "gute" Bandbreite gibt es nur "im" umgeschalteten Kanal...
Motopick schrieb: > Man kann wohl "Noiseshaping" und aehnlich esoterische Dinge tun, Noiseshaping ist keineswegs esotherisch, sondern einfach nur angewandte Signalverarbeitung. Das Rauschspektrum wird dadurch nach oben geschoben, wodurch es besser gefiltert werden kann. Jeder 1-Bit-DAC, PDM / PWM-Wandler arbeitet so.
> Noiseshaping ist keineswegs esotherisch
Ich bin durchaus im Besitz mehrerer Geraete die dieses "Feature"
aufweisen. Das erlaubt mir, dass als "esotherisch" zu klassifizieren.
Aber es wird sicherlich plurale Meinungen geben.
Es traegt aber nichts zum Sachthema bei.
Ralf H. schrieb: > Die erzeugen doch echt per µC (einem pro Netzteil-Kanal!) ein PWM Signal > je "SET-Wert", jagen es auf einen 74LVC04A (der aus einer 2,5V Referenz > (REF3125) versorgt wird)der vermutlich nur als invertierender Buffer > dient und dann auf RC-Filter. Ja, ist eine bewährte Methode für billige DACs mit hoher Auflösung. Der 74xx04 schaltet auch schnell und niederohmig und damit ist der DAC auch schön monoton. Statt einfacher PWM kann man auch PCM in Software nehmen, dann ist die Frequenz höher und man muß weniger filtern.
Motopick schrieb: > Ich bin durchaus im Besitz mehrerer Geraete die dieses "Feature" > aufweisen. Ich bin im Besitz mehrere Cores und Lösungen dieser Art, die bei Kunden erfolgreich ihren Dienst tun. > Das erlaubt mir, dass als "esotherisch" zu klassifizieren. Dann hast du etwas von jemandem, der was falsches eingebaut hat oder du hast falsch gemessen. > Aber es wird sicherlich plurale Meinungen geben. Nur, wer die Theorie nicht verstanden hat. Die Wirkung von Rauschen lässt sich mathematisch ja leicht untersuchen. > Es traegt aber nichts zum Sachthema bei. Sehe ich auch anders: DAC-Dithering geht schon durchaus in die Richtung. Allerdings: Ralf H. schrieb: > ich kann 8 Bit ... 10 Bit - 12 Bit ... Wenn man 8 Bit auf 12 Bit bringen will geht es erst einmal nicht ohne Überabstastung. Je nachdem welches Nutzspektrum du erzeugen musst, braucht es dazu pro Bit eine Oktave, einen perfekten Modulator und eine perfekte Filterung. Da beides nicht vorliegt / liegen kann, braucht es in der Praxis 1.5 bis 2.5 Oktaven je Bit. Deine zusätzlichen 4 Bit sind also mit etwa einem Faktor 12 .. 20 verbunden, um den die Samplefrequenz des DACs größer sein muss. Das Noiseshaping / Dithering wird letztlich in dem Modulator stecken, der die unteren Bits verarbeitet. Wenn du sehr einfach denkst, hast du mit deinem 8 Bit Wandler einen 7-Bit + 1 Ein-Bit-Wandler, der die 5 unteren Bits ersetzen muss. Ein 1-Bit Wandler, der gleich 16 Bits ersetzt, kennen wir vom Audio: Nennt sich DSD und hat bis zum 512-fachen der Samplefrequenz
J. S. schrieb: > Wenn man 8 Bit auf 12 Bit bringen will geht es erst einmal nicht ohne > Überabstastung. Zuerst mal muß der 8Bit-DAC dazu auf 12 Bit monoton sein. Ansonsten gewinnt man nur 4 Bit an Lottozahlen hinzu. Ein 1Bit-DAC mit PWM oder PCM ist prinzipiell beliebig monoton, wenn die Schaltstufe schnell genug ist und daher gut erweiterbar. Ein 8Bit-DAC mit R2R-Netzwerk ist es typisch nicht. Warum sollte jemand teuere Widerstände vorsehen, als für 8 Bit nötig. Ältere DAC waren oft sogar nur auf 2..4 LSB monoton, d.h. ein 16Bit-DAC schaffte real nur 14 Bit Auflösung.
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Peter D. schrieb: >> Überabstastung. > Zuerst mal muß der 8Bit-DAC dazu auf 12 Bit monoton sein. Ansonsten > gewinnt man nur 4 Bit an Lottozahlen hinzu. Es kann ja sein, dass ich mit meinem Test-µC Glück gehabt habe. Aber der Test mit einem einfachen Tiny861 hat wunderbar 2 zusätzliche Bits geliefert. Mehr aber nicht, da sonst die Nichtlinearität größer war. Ich habe das stur nach AVR-121 gemacht: Oversampling von 16 Werten, d.h. 16 Werte addiert, 2Bit-Rechtsshift und Teilen durch 4 sollte ein Ergebnis mit 12Bit Auflösung, d.h 0,27mV bei Vref=1,1V ergeben. Auch das Rauschen wurde wie vorgeschlagen mit einem Timer erzeugt, das +-2Bit nicht überschritten hat. Es wurde am Eingang aufaddiert. Ich habe den ganzen Bereich in engen Stufen durchgefahren mit Rohwerten von 10 bis 1021. Die Eingangswerte wurden mit meinem HP34401 gemessen und mit den intern kalibrierten Werten verglichen. Es wurde im ganzen Bereich kein einziges Mal eine Abweichung größer 0,27mV erreicht, siehe Anhang.
Peter D. schrieb: > Zuerst mal muß der 8Bit-DAC dazu auf 12 Bit monoton sein. Korrekt. Das ist eine weitere Randbedingungen, allerdings nur, wenn man keine Rückkopplung hat. Wenn man mit den unteren Bits einen Modulator aufbaut, korrigiert der eine darüber liegende nichtlineare Schaltstufe und sogar auch eine nicht-monotone. Peter D. schrieb: > Ein 1Bit-DAC mit PWM oder PCM ist prinzipiell beliebig monoton Korrekt und wenn man dessen Amplitudenbeitrag ausreichend hoch auslegt, bekommt man bei genügender Überabtastung und Filterung einen beliebig genauen Wert, im Rahmen der Möglichkeiten eines Delta-Sigma-Prizips. Der Vorteil ist dann der, dass einem die oberen Bits die hohen Schaltleitungen abnehmen, grobe Stufen definieren und für den Delta-Sigma nur noch eine Restaufgabe besteht - wichtig bei Leistungsschaltungen. Ich habe ein solches System erfolgreich bei einem Studiowandler etabliert. Die Schaltstufen sind nicht perfekt, nur auf einige Prozente genau und auch nicht exakt binär angesteuert, steuern aber das gros der Leistung korrekt. Den Rest macht der Modulator mit entsprechend hohem Spektrum. Peter D. schrieb: > Ältere DAC waren oft sogar nur auf 2..4 LSB monoton, d.h. ein 16Bit-DAC > schaffte real nur 14 Bit Auflösung. Das ist dann aber ein richtig schlechter DAC :-) Ein aktueller 16 Bit-DAC ist mit Linearitätsfehler <0.5LSB erhältlich und das ist überwiegend der Übertragungskennlinie geschuldet. Der ist perfekt monoton. Bei 24-Bittern sieht das anders aus. Ganz anders bisweilen.
Aus 2 Wandlern zu 8 Bit mit Spannungsausgang einen mit höherer Auflösung zu machen könnte doch auch einfacher gehen. Ein Bit hat eine Stufenhöhe von einem 256-stel des Aussteuerbereichs. Gibt man den Ausgang des "Hauptwandlers" über einen Widerstand auf einen gemeinsamen Punkt und den des DAWs für die "feinauflösung" über einen 256-mal so hohen Widerstand auf den gleichen Punkt, bekommt man dort die gewünschte Spannung mit feinerer Auflösung.
Günter N. schrieb: > Ein Bit hat eine Stufenhöhe > von einem 256-stel des Aussteuerbereichs. Du glaubst nicht, wie oft ich diese Idee schon gehört und auch gelesen habe. Mir sind allein 2 Patentanmeldungen bekannt, die in diese Richtung gehen und beide sind - oh Wunder - aus dem Bereich Audio. Zu lesen war u.a. von der unglaublichen 64 Bit-Wandlerqualtität, und einem Teil, der sogar auf 128 Bit genau arbeiten können sollte und mit einem 2MHz-Datenstrom arbeitete. Das Teil wurde sowohl im Musikerforum, als auch in einem Keyboarderfoum vorgestellt, diskutiert und verrissen. Der eine hat einen gewaltigen Interpretationsfehler, was die Auflösung angeht und versucht, genauer zu sein, als die im Audio benutzen 24/192, mit denen man praktisch alles hörbare darstellen kann und der andere macht den Denkfehler, die Bits zu addieren, ohne die Analogtechnik anzuschauen: Um es kurz zu machen: Diese Idee funzt nur mathematisch! Sobald man einen realen DAC nimmt, schlägt der Einwand von Peter wieder zu: Der "obere" 8-Bit-DAC müsste eine Präzision von >96dB haben, was er nicht hat. Wenn er das hätte, bzw die Technologie das hergäbe, könnte man ihn ja gleich so bauen und verkaufen. Das Einzige, was praktisch wirklich geht, ist die Überlagerung von 2 Wandlern, sodass sie sich überschneiden und die Auslegung des unteren so zu wählen, dass er ihm Rahmen der durch die Überabtastung und Filterung möglichen Genauigkeitssteigerung arbeitet und den oberen komplementiert. Das was der obere falsch macht, wird vom unteren präzisiert. Schaltungstechnisch ist man da flexbibler, als wenn man nur den ersten DAC dithert, weil man ständig mit dessen Nichtlinearität kämpft. In jedem Fall gibt der obere in der kurzfristigen und statischen Betrachtung die mögliche Genauigkeit vor. Daher lohnt so ein Konzept nur bei sehr hoher Überabtastung und bei eben den genannten Anwendungen der Leistungselektronik, sowie dann, wenn man mit einer der beiden Technologien Parallel-Flash und Delta-Sigma allein an die Grenzen stößt. Bei allen typischen Anwendungen mit mittleren Auflösungsbereich ist es allemal billiger, zu dem nächst besseren DAC zu greifen.
Ralf H. schrieb: > und per Muxer zwischen Ihnen umschalten - > adäquater Filter hinter dem Muxer natürlich inklusive. Ich würde dann wetten, dass du die Schaltfrequenz im Signal siehst
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PWM_DAC_001.png
21 KB
Hi Leute, ich hatte einige Zeit lang Stillstand, will das ganze dennoch "des lernen/mal gemacht" willens trotzdem weiter machen :) Angeregt durch die PWM DACs der Keysight Dinger habe ich mal eine Simulation "angestoßen". Ein STM32 erzeugt mir 2x 8Bit PWM (1x MSB und 1x LSB) bei (aktuell) 250kHz, die über Buffer gejagt auf Hi(2,5V)/Lo(0V) gesetzt werden. Hierzu würde ich auch 74LVC04 Hex Inverter nehmen. In der Simulation habe ich zwei hintereinander wegen der Invertierung - kann man sich natürlich sparen, wenn man das PWM in der Software dreht. Die PWM Signale werden über zwei Widerstände, die nahezu 1/256'tel entsprechen zusammen geführt. Gefolgt von zwei RC-Filtern. Um das ganze etwas in der Ausgangsimpedanz anzupassen kommt danach ein Opamp, der auch noch etwas filtern. Wie gesagt, es kommt ja nicht auf die absolute Genauigkeit an, sondern nur auf die Auflösung. Der DAC-Ausgang soll später mit einem ADC abgeglichen und ggf. nachgeführt werden. In der Simulation sieht es so aus, als ob der Ausgang nach spätestens 10ms eingeschwungen ist was mir dicke reichen würde. Ich frage mich aktuell, ob es Sinn macht, die beiden PWMs 50% Phasenverschoben zueinander zu betreiben, denke aber, das es kontraproduktiv wäre? Glaubt ihr, das würde alles so klappen? - Wie gesagt, um es mal gemacht zu haben bzw. um was neues zu lernen ;)
Ralf H. schrieb: > Ich frage mich aktuell, ob es Sinn macht, die beiden PWMs 50% > Phasenverschoben zueinander zu betreiben Warum probierst Dus nicht einfach aus? Also zumindest mal in Deiner Simulation?
Angehängte Dateien:
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dacdither2.jpg
70 KB
Erstmal macht dieser Ansatz für mich schon wenig Sinn . ich hatte das hier ja bereits ausgeführt. Beitrag "Re: DAC Dithering" Das als PWM Lösung zu versuchen, macht noch viel weniger Sinn, weil der obere "grobe" Zweig soviel Störungen einbringt (weil 1. überhaupt PWM, 2, PWM nicht perfekt) dass der untere Zweig völlig überschrieben wird. Es gibt überhaupt nur einen mir bekannten Fall, wo das technisch umgesetzt ist, nämlich in Pseudo-analogen Synthesizern, wenn PDM-Signale, die als DSD Datenstrom ausgegeben werden, analog gemischt werden. Die Grenzfrequenzen und Verstärkungen der Filter sind dann entsprechend ausgelegt, bzw sie werden über Mischstufen gekoppelt. Man spart sich dann das digitalisieren und addieren. Es funktioniert aber nur insoweit, als dass die Signale ähnliche Pegel haben, weil man um das Rauschen des System nicht herum kommt. Ein Zweig ist automatisch dominant und maskiert den zweiten. Mit Hinweis auf den ersten Satz darf man nämlich nicht vergessen, dass PWM-Schaltstufen nicht ideal schalten, sondern ihre Nichtlinearitäten in die Suppe abgeben. Praktisch kann man soetwas für eine Gegentaktendstufe nutzen. Im niederohmigen Leistungsbereich allerdings nur dort, wo ohnehin mit PWM gearbeitet wird und wurde. Als Beispiel das hier: http://www.96khz.org/oldpages/pushpullaudiopldoutamplifier.htm Ich benutzte die Technik aber auch nur noch hochohmig mit entsprechenden Frequenzen, um einfach ein symmetrisches Signal zu erzeugen. Anders als in der damaligen Schaltung gibt es inzwischen eine Rückkopplung an jedem Zweig und die PDM-Modulatoren laufen eigenständig, d.h. das Signal ist nur in der gefilterten Betrachtung symmetrisch. Das ist vom Rauschen her minimal ungünstiger, hat aber den Vorteil, dass jede der beiden Stufen ihre Fehler ausgleicht und das gefilterte Signal sehr symmetrisch ist. Außerdem bekommt man eine gute Nullpunkt balance, die ebenfalls gemessen wird. Wenn Du einen 16 Bit DAC mit PWM machen willst, dann musst du in diese Richtung arbeiten: Beitrag "Re: Noise Shaper in VHDL" nur eben mit einem einizgen Bit oder in deinem Fall eben 2. Das könnte dann so aussehen wie im Bild.
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