hallo, vorab möchte ich sagen das ich ein versuch theoretisch nachvollziehen möchte und keine hardware dazu habe. meine fragen: ich habe ein analoges signal von max. 1 Mhz dieses signal möchte ich in ein digitales umwandeln, also benutze ich ein mikrocontroller der mir das signal, mit min doppelter abtastfrquenz abtastet und dann umwandelt (in bit?). so, wie geschiet diese umwandlung? ist die Hz Zahl gleich der bit zahl zu setzen? (habe mal was von parallelen AD wandlern, sukssesive aproximation gehört, ist das das was ich dafür brauche?), wieviel bit wären 1 MHz??? kann mir das im moment nicht vorstellen, wie man diese information (analog) in bit umwandelt und sie dann später am pc ausliest und die werte bekommt die man aufgenommen hat (da ein bit ja nur 0 oder 1 ist, wo stecken die informationen in den bits wenn es nur 0 oder 1 sein kann?). kann jemand einen anfänger auf die sprünge helfen? juniorone
Du solltest mal etwas Grundlagen lesen: http://www.ife.tugraz.at/LV/AST/AD.pdf http://www.physik.uni-osnabrueck.de/kbetzler/mdv/mdv.pdf (Kapitel AD/DA) http://ac16.uni-paderborn.de/arbeitsgebiete/messtech/simulationen/ad/ http://members.aol.com/torkraemer/adda/adda.html http://www.theoinf.tu-ilmenau.de/mhe/itechnik/V_ADgesamt.pdf http://www.national.com/ms/CN/CN-1.pdf
Wenn Du nicht den Signalverlauf aufnehmen möchtest (also z.B. nen Sinus digitalisieren) nimmt man dafür nen Komparator (Schmitt-Trigger). Der schaltet zwischen 2 einstellbaren Spannungsschwellen am Eingang den Ausgang auf 0 oder 1. Einige Mikrokontroller haben so einen Komparator eingebaut, oder man bastelt extern einen mit nem Operationsverstärker der mit 1MHz umgehen kann.
Hallo, Du müßtest in diesem Fall noch eine analoges anti-aliasing-Filter vor der AD-Wandlung vorsehen, damit keine vermeidbaren Fehler auftreten. Für den Anfang würde ich mich allerdings erst mal auf einen Frequenzbereich analog bis ca 2 kHz (fast Telefonqualität) beschränken, um die nötigen Erfahrungen damit zu sammeln. Um ein 1 MHz-Signal sinnvoll in ein digitales zu verwandeln, müßte man mit der Abtastfrequzenz auf das fünf bis zehnfache der höchstmöglichen analogen Frequenz gehen, in diesem Fall also auf 5... 10 MHz. "kann mir das im moment nicht vorstellen, wie man diese information (analog) in bit umwandelt und sie dann später am pc ausliest und die werte bekommt die man aufgenommen hat (da ein bit ja nur 0 oder 1 ist, wo stecken die informationen in den bits wenn es nur 0 oder 1 sein kann?)" Die Bits alleine nützen da nicht viel. Acht Bits werden zu Bytes zusammengefaßt, wobei ein Byte dann eine Zahl zwischen Null und 255 darstellt. Mit jeder Abtastung wird dem momentanen analogen Wert eine Zahl zwischen 0 und 255 zugeordnet (bei 8-Bit AD-Wandlung). Dies geschieht dann so oft in der Sekunde, wie es die Abtastfrequenz angibt, z.B zehn Millionen mal. Die so entstandene Folge von Zahlen stellt dann nacheinander gelesen ein digitales Abbild des analogen Signals dar. Dabei gehen natürlich Informationen verloren. Die Abtastfrequenz muß laut Shannon mindestens die doppelte Signalfrequenz sein. Das ist aber ein spezialfall und in der Praxis so nicht realisierbar. Bei einer Abtastfrequenz von z.B 5 MHz bei 8-Bit-AD-Wandlung entsteht ein Datenstrom von 5 Megabyte pro Sekunde. Ansonsten: siehe Alex oben. Oder Stadtbücherei. Gruß
kann jemand den Beitrag von Gudrun erklären? verwechslung 1 Januar......1 APRIL
@Chris: > Um ein 1 MHz-Signal sinnvoll in ein digitales zu verwandeln, > müßte man mit der Abtastfrequzenz auf das fünf bis zehnfache > der höchstmöglichen analogen Frequenz gehen, in diesem Fall > also auf 5... 10 M Das halt ich für ein Gerücht. Laut http://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem reicht 2x. Wären es mehr, hätte meine Diplomarbeit damals keinen Sinn gehabt ;-) Grüße & guten Rutsch, André
"Das halt ich für ein Gerücht. Laut" meine Aussage bezieht sich auf die praktische realisierbarkeit mit relativ einfachen Mitteln. Gruß und guten Rutsch.
??? Kapier ich nicht. Was vereinfacht denn Deine Idee der erhöhten Samplefrequenz die Mittel? Die Rekonstruktion der Frequenz aus den Samples läßt sich nicht verändern. Die Anzahl der Bits/Sample bestimmt nur die Auslösung des jeweiligen Amplitudenwertes, nicht die Frequenz. So. Kurz vor 00.00 Uhr. Den Rest überleg ich mir morgen. Grüße, André
Hi, sehe gerade das Du auch geschrieben hast: > Die Abtastfrequenz muß laut Shannon mindestens die doppelte > Signalfrequenz sein. Das ist aber ein spezialfall und in der Praxis > so nicht realisierbar. Hab Dich also nur wiederholt. Hätt ich mal zuende gelesen ;-) Wieso ist das denn ein Spezialfall und nicht realisierbar? Grüße, André
Praktisch wird immer, gerade in der digitalen Signalverarbeitung, eine mindestens fünf- bis zehnfach Abtastfrequenz gewählt, um Aliasingeffekte zu unterdrücken. Noch Fragen? Wünsche ein gesundes neues Jahr!
Frohes neues Jahr, @Alex: Ja. Wo ist der mathematische Beweis? Aliasingeffekte? Wodurch? Jedes endliche Signal (vielleicht ist das der Spezialfall von Chris) ist rekonstruierbar aus Samples mit der doppelten Frequenz in der Abtastung. Ich laß mich aber gerne vom Gegenteil überzeugen. Wieso ist denn die Samplefrequenz 44100Hz so bekannt? Doch wohl darum um Frequenzen bis 22050Hz (16Hz - ca. 22000Hz ist Hörbereich des Menschen) darzustellen. Also bitte einen Link oder sowas. Ich lerne gerne was dazu. Auch im neuen Jahr. Grüße, André
vor jeder ad-wandlung kommt ein anti-aliasing-filter. dieses filter hat eine endliche steilheit. daher sind nach dem filtern auch noch frequenzen vorhanden, die größer als die (notwendige) doppelte abtastfrequenz sind. um sehr aufwändige filter vor dem samplen zu vermeiden, muss man also schneller samplen und gegebenenfalls im zeitdiskretetn bereich filtern. dann kann man die abtastrate wieder runtersetzten, wenn man will. alles gute fürs neue jahr! nides
@Andre Da braucht es keinen mathematischen Beweis, sondern nur Vorstellungsvermögen. Wenn du bspw. einen Sinus einer definierten Frequenz mit dessen doppelter Frequenz abtastest und als Einstiegspunkt einen Nulldurchgang erwischst, so wird dein AD-Wandler immer Werte gleich Null ausgeben, obwohl das nicht der Realität entspricht. Nun beweise du mir mathematisch, wie du aus einer Folge von Nullen das Originalsignal rekonstruieren möchtest. @niles Deine Anti-Aliasing-Filter sollten doch eigentlich auch nur gewöhnliche Tiefpaßfilter sein?!
ein gesundes Neues Jahr wünsch ich. Mein Prof hat mal gesagt, wer keine Ahnung von Fourier hat, oder nicht groß rechnen will, einfach nur anzeigen, der nimmt die 10fache Abtastrate. Dann sieht der Sinus wie ein Sinus aus. Und was nützt ein schöngerechneter Sinus, wenn man den gar nicht sehen will.
@Alex: Deswegen meinte ich ja fabtast > 2*fmax, nicht >= aber ich gebe Dir recht, daß ich mit "reicht 2x" auch nicht richtig lag. Gemeint ist 'etwas mehr als 2x'. Aber nicht 5x oder 10x @nides: Wenn natürlich höhere Frequenzen noch im Singal sind nimmt man eine höhere Abtastrate. Aber der Punkt ist ja: "fünf bis zehnfache der höchstmöglichen analogen Frequenz". Mit 'höchstmöglich' sollten alle Signale erfaßt sein. Deswegen bin ich ja der Meinung, daß 5-10x nicht korrekt ist. Grüße, André
@nides: In Bezug auf Deine Filter steht auch was in der Quelle: Weil Tiefpassfilter nicht beliebig steil gestaltet werden können, verwendet man in der Praxis eine modifizierte Formel: Beispiel: fabtast ~~ 2,2 * fmax Bei einer CD werden Frequenzen bis 20 kHz übertragen, die Abtastfrequenz beträgt 44,1 kHz. Der verwendete Faktor ist abhängig vom verwendeten Tiefpassfilter und von der benötigten Dämpfung der Alias-Signale. Andere gebräuchliche Faktoren sind 2,4 (DAT, DVD) und 2,56 (FFT-Analysatoren) Man kann natürlich auch 1000x nehmen, aber warum mit Kanonen auf Spatzen schießen? Grüße, André
Hallo, schön, daß bereits andere meine Behauptung bestätigen konnten. Je niedriger man die Abtastfrequenz der doppelten maximal zulässigen Signalfrequenz nähert, desto steilflankiger müssen die Filter vor der AD-Wandlung bzw nach der DA-Wandlung sein. Je steiler, desto größer ist dafür bereits der Aufwand. Das meinte ich mit "sinnvoll" und "relativ einfachen Mitteln". Ein Filter schafft auf einer einzigen Platine sowieso kaum mehr als 80 dB Dämpfung laut Aussage eines Prof. Im CD-Spieler wird ja gerade deshalb dieses Oversampling (4-fach oder mehr) angewendet, damit der Aufwand an analoger Filterung bezahlbar bleibt und am Ende ein bezahlbares Gerät mit wirklich schönem Klang im Wohnzimmer steht. Oder warum klingt ein 50 Euro-Player an der HiFi-Anlage kratzig vor allem bei Streichinstrumenten??? @Andre: Gerüchte hin oder her. War in der Diplomarbeit die Realisierung mit nur zweifacher Abtastfrequenz erfolgreich? Wie steilflankig waren die analogen Filter? Wie sieht es mit Aliasing aus? "Gemeint ist 'etwas mehr als 2x'. Aber nicht 5x oder 10x" Ist doch wurscht im Zeitalter der übermotorisierten Turbo-direct injection-SUV-PKW, in denen bereits ein DSP im Radio die Klangeinstellung übernimmt. Wen stört das? Darf es etwas mehr sein? Und mit meiner Wahl 5-fach lag ich ja nur um den Faktor 2 über der favorisierten 2,2-Fachen Abtastung. Also nicht mal eine Zehnerpotenz darüber. Gruß und frohes neues Jahr
Hallo zusammen, danke erstmal für die informativen sachen. habe mir die verfahren durchgelesen und soweit denke ich nachvollzogen. Also Wandelt der A/D Wandler nicht Hz in bit um, sondern Spannung in bit. müsste ich dann z.B. vorher definieren, dass 1 MHz = 10 V entsprechen? und dann mit dem parallelverfahren wandeln (8-bit-wandler)? würde z.b. eine eingangsspannung von 5 V anliegen, so wären es 5kHz, wären es dann 5000/256 = 19,53 byte bzw. ca. 156 bit??? kann mir das immer noch nicht so richtig vorstellen. oder ist das so korrekt wie ich es erläutert habe? was ich mir vorstellen kann ist z.b. ein wegmesssystem, wo ich kalibrire, das z.b. 1mm = 1mV ist, und ich dann später einfach die mV mir angucke und dadurch die entfernung weiss.aber wie kann ich diese information jetzt in bit speichern??? ist das so ungefähr wie ich es mir vorstelle? Danke Euch allen juniorone
Ich gehe mal davon aus, dass du wirklich ein Problem hasst und nicht nur so seltsame Fragen stellst. Ein A/D Wandler, wandelt Analoge Signale in Digitale um. Die Frequenz spielt hier keine Rolle. Sie sagt lediglich aus, wieviele Werte pro Sekunde gemessen werden. wenn ein A/D Wandler mit 2MHz läuft, wie bei dir, dann macht dieser 2Milionen Werte Pro Sekunde. Diese Werte entsprechen aber nur der Spannung des Analogen Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt und nichts anderes. Auf die Frequenz dieses Signals kommst du aber nicht einfach so. Dafür gibt es dann die FFT. Fast Fourier Transformation. Dies ist eine Algebrahische Berechnung der Frequenzanteile eines digitalisieren Signals. mfg mr.b
danke für die antwort. mache ich dann aus den bits eine fft und kann mir dann quasi z.B. ein signal beschleunigung über frequenz darstellenlassen? mfg juniorone
Was für eine Signal Beschleunigung? Die FFT zeigt auf, welche Freuquenzanteile im Signal vorhanden sind.
dachte an beschleunigungsaufnehmer, wo ich analog messe und dann in digitales signal wandle. und danach quasi eine fft mache um mir das signal anzuschauen. oder ein anderes beispiel dB über Frequenz? ist das möglich bzw. so?
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