Guten Morgen Ich möchte gerne mit einer 16 Bit PWM die Offsetspannung (ca.3 V) eines Sensors kompensieren. Ich muss das Nutzsignal jedoch mit einer Auflösung von 5 uV messen können. Bei 16 Bit PWM Auflösung sollte ja theoretisch 5V / 65535 = 0,76 uV --> 0,76uV/Bit kein Problem darstellen. Was ist aber mit verbleibenden Ripplen hinter dem Tiefpass ? Habe ich eine Chance, die PWM so zu filtern, dass ich einen Ripple von < 5uV habe, aber dennoch eine Einschwingzeit von ca. 10 ms ? Der Vergleich zwischen PWM und Sensorsignal soll alle 100ms Durchgeführt werden. Mit welcher Filtertechnik könnte das funktionieren ? Reicht da ein Sallen Key 2. Ordnung ? Danke Torsten Mit welcher Filtertechnik könnte das funktionieren ? Danke Torsten
@Torsten B. (torty) >Ich möchte gerne mit einer 16 Bit PWM die Offsetspannung (ca.3 V) eines >Sensors kompensieren. In welchem Bereich liegt die Offsetspannung? Bei 1,6V? Oder eher 0,1V. Im letzteren Fall ist ein Spannungsteiler sinnvoll. > Ich muss das Nutzsignal jedoch mit einer Auflösung > von 5 uV messen können. >Bei 16 Bit PWM Auflösung sollte ja theoretisch 5V / 65535 = 0,76 uV --> >0,76uV/Bit kein Problem darstellen. Kleiner Kommafehler, das sind 76µV Auflösung. Das hat aber nur bedingt was mit dem Ripple zu tun. >Was ist aber mit verbleibenden Ripplen hinter dem Tiefpass ? Er rippelt ;-) >Habe ich eine Chance, die PWM so zu filtern, dass ich einen Ripple von < >5uV habe, aber dennoch eine Einschwingzeit von ca. 10 ms ? Mit genügend Filterstufen ja. Aber wozu die Eile? Den Offset verstellst du doch nicht dauernd. Selbst wenn der 1s zum Einschwingen braucht, sollte das reichen, oder? >Der Vergleich zwischen PWM und Sensorsignal soll alle 100ms Durchgeführt >werden. ??? >Mit welcher Filtertechnik könnte das funktionieren ? Reicht da ein >Sallen Key 2. Ordnung ? Wahrscheinlich nicht, es sei denn, man macht die Bandbreite SEHR klein. Pi mal Daumen brauchst du ein Dämpfung von 1 Million (5V/5µV), das sind schlappe 120dB!!!. Wenn wir mal von 8 MHZ PWM-Takt ausgehen, kommt man auf ca. 120Hz PWM-Frequenz. Ein Tiefpass 2. Ordnung macht 40dB/Dekade, für deine 120 dB brauchst du also 3 Dekaden, sprich, dein Filter müsste eine Grenzfrequenz von 0,12 Hz haben :-0 Ein Filter 6. Ordnung braucht nur 1 Dekade, sprich ca. 12Hz. Klingt nicht gut. Aber generell ist eine normale 16 Bit-PWM für sowas eher ungünstig. Besser ist hier ein Sigma-Delta Modulator bzw. ein Binary Rate Multiplier. Diese erzeugen ein "verwirbeltes" PWM-Signal, das deutlich höherfrequenter ist als die normale PWM (bei gleichem Takt), dadurch ist die Filterung um Größenordnungen einfacher. Aber wie auch immer, ein Signal mit 5uV Rauschen und weniger sauber hinzubekommen ist nicht ganz trivial. Da kommt e stark auf das Layout und die Bauteile an. MFG Falk
Die PWM wechselt immer zwischen 0 und 1. Dadurch entsteht der Ripple. Vielleicht kannst Du einen digitalen Regler realisieren, der Dir die Offsetspannung regelt. Bei einem großen Kondensator und geringer Belastung der Offsetspannung müsste da relativ schnell Ruhe einkehren. Der Regler dürfte natürlich nur Lade- oder Entladeimpulse durchführen. Die Messung der Offsetspannung muss natürlich auch entsprechend genau sein.
Und was soll das Ganze bringen ? Dassn man ohne den Offset nochmals verstaerken kann ? Wuerd ich seinlassen. Nimm einen vernuenftigen ADC, der genuegend Aufloesung bringt, sodass der Offset egal ist.
Welchen ADC würdest Du empfehlen. Wahrscheinlich einen mit SPI, da ich nicht viel Platz habe, um zb 24Bit parallel zu übertragen. Danke Torsten
Ja. genau, einen 24bitter mit SPI. Gibt's wie Sand am Meer. Analog Devices hat welche, Linear Technology auch. Ich mach damit Thermoelemente und PT1000, NTC, alles, ohne zwischengeschaltete Verstaerker
Man liest immer wieder, dass 24 bit ADC effektiv 16 Bit Auflösung haben. Hast Du mal einen konkreten (Bauteil)tip für mich, mit dem Du gute Erfahrungen gemacht hast ? Wahrscheinlich werde ich bei der Auflösung auch Aufwand mit der Versorgung des ICs (rauschen, Platinenlayout, etc.) treiben müssen. Kannst Du mal ein wenig aus dem Nähkästchen plaudern ? Danke Torsten
Ich verwend mehrere von Analog Devices. Den AD7799, den AD7794, den AD7739. Das Datenblatt enthaelt ein paar Tips zum Layout.
Torsten B. schrieb: > Ich muss das Nutzsignal jedoch mit einer Auflösung > von 5 uV messen können. In deinem anderen Thread waren es noch 50 uV. Auch dort haben dir einige schon einen 24 Bit Wandler empfohlen: Beitrag "Ladeschaltung für Differenzierglied" Was brauchst Du eigentlich wirklich? Gruß Anja
noname schrieb:
> Die PWM wechselt immer zwischen 0 und 1. Dadurch entsteht der Ripple.
Klar. Ich würde einen ganz normalen DAC nehmen, dann existiert das
Problem nicht.
Gruss Reinhard
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