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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik CCD Kamera - rauschen


Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo,

ich habe in meiner Diplomarbeit mit einer CCD Kamera zu tun, für deren 
Hardware ich zuständig bin.

Nun sind wir so weit, dass wir ein Bild haben und das Bild auch schnell 
genug abgeholt wird, aber es ist schon noch ziemlich verrauscht.

Nach langer Suche wende ich mich nun an euch:
Wie geht man bei der Suche am besten vor?
Wie kann man am sichersten die Störenden Frequenzen aus dem Bild 
ermitteln, um dann danach zu suchen und die Ursache zu eliminieren?

Freilich habe ich diverse Schaltregler verbaut, die natürlich alle mit 
einer bestimmten Frequenz schalten. Ich habe soweit es irgendwie möglich 
ist, die Ripple klein gehalten. Nun kann ich ja schlecht wieder von 
vorne anfangen, sondern müßte nun wissen, welcher Regler/welche Regler 
Probleme machen und in das Bild einstreuen.

Auch musste ich im Nachhinein feststellen, dass mein Layout für das 
analoge Ausgangssignal des CCD-Chip nicht ganz so optimal ist. Wie so 
oft hat man sich jetzt bei der Fehlersuche erst genaustens damit 
auseinander gesetzt und hat die eine oder andere Schwäche enttarnt. Aber 
kann ich mir wirklich sicher sein, dass es auch daran liegt? Nein!
Also bevor ich zwei Boards neu bestelle und damit wieder viel Geld 
ausgebe, wollte ich schon irgendwie ermitteln, dass es nicht direkt eine 
Schörende Frequenz ist, die auf den Sensor einwirkt, sondern eher in das 
analoge Signal einstreut... nur wie kann ich das beweisen bzw. 
feststellen, dass es auch so ist?

Ich kann mir auf dem Oszi maximal 5-10 Pixel sinnvoll anschauen. Aber 
ich kann auf keinen Fall Störungen entdecken und sichbar machen... zumal 
unbekannte Störungen. Ich kann also immer nur anhand des Bildes 
beurteilen, ist es besser geworden oder nicht.

Ich habe schon sämtliche Spannungsversorgung am CCD und am ADC mit 
weiteren 100n/33n/10n versehen. Es ist ein wenig besser geworden, aber 
immer noch jenseits von gut und böse.

Wie sieht das rauschen aus?!
Ich habe ein statisches Motiv, Siemensstern, oder irgendetwas.
Wenn ich jetzt anfange Bilder abzuholen und das direkt nacheinander, ist 
immer Action im Bild. Wenn man also genau hinschaut verändern die Pixel 
ihren Wert und wenn man ganz genau hinschaut, sieht es aus wie ein 
wilder Haufen Ameisen... also alles andere als statisch wie das Motiv. 
Sicherlich gibt es Grundrauschen... thermisch, elektrisch, das vom ADC 
usw. Aber wenn ich von 14bit die unteren 3 wegwerfe und es dann immer 
noch wie wild rauscht, ist das bedenklich.

Beurteilen tue ich das Rauschen mit zwei Bildern, die ich voneinander 
abziehe und den Wert dann +128 nehme. Damit erhalte ich ein graues Bild 
mit Werten nach unten und nach oben... ein Maß für das Rauschen. Ein 
solches Bild und das Histogramm dazu sind im Anhang. Wenn man genau 
hinschaut, kann man das Motiv, einen Siemensstern, im rauschbild 
erahnen...

Ich hoffe jemand kann seine Erfahrungen auf diesem Gebiet mit mir 
teilen.

Vielen Dank!
Andi

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
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Naja, also meine kommerzielle 8 bit Pulnix Kamera hier rauscht auch noch 
mit dem 8. bit. Versuche erstmal Pattern Noise und Dynamisches Rauschen 
zu trennen, im Moment kannst Du am Einzelbild nämlich nicht ablesen, 
wieviel Rauschen und wieviel unterschiedliche Lichtempfindlichkeit das 
Muster macht.

Autor: Wuselchen (Gast)
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Hallo Andi!
Was für einen ADC verwendest Du?
Nutzt Du CDS / Hat Dein CCD-Sensor den richtigen Modus?
Tastest Du im richtigen Moment ab oder bist Du vielleicht an der Grenze 
zwischen zwei Pixeln?
Kann Dein ADC durch einen hohen Umschaltglitch beeinträchtigt werden?
Wie hast Du das CCD Signal konditioniert, um den Eingangsbereich des 
ADCs optimal auszunutzen?
Wie überträgst Du die ADC-Ausgabe an den Computer?
Hast Du mit dem Oszilloskop die Versorgungsspannungen auf Stabilität 
überprüft?
Hast Du schon ein Testsignal anstatt des CCD-Signals eingespeist?

Viele Grüße
  Wuselchen

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Wuselchen schrieb:
> Was für einen ADC verwendest Du?
Ich verwende die beiden integrierten ADCs vom AD9928, also einem 
kompletten CCD Front End.

> Nutzt Du CDS / Hat Dein CCD-Sensor den richtigen Modus?
> Tastest Du im richtigen Moment ab oder bist Du vielleicht an der Grenze
> zwischen zwei Pixeln?
Ja ich nutze CDS und habe es meiner Meinung nach auch richtig platziert. 
Hier heißen die beiden Signale SHD und SHP. Diese beiden Signale müssen 
richtig platziert sein, damit sinnvolle Bildwerte herauskommen. Ich habe 
diese Signale mit Hilfe vom Schiebereglern auch so platziert, dass das 
Rauschen minimal ist und ich ein optimales Bild habe. Leider sind beide 
Signale intern und ich kann sie nicht messen. So dass ich nochmal genau 
überprüfen könnte, an welcher Stelle des analogen Signals nun genau die 
Flanken kommen.

> Kann Dein ADC durch einen hohen Umschaltglitch beeinträchtigt werden?
Wie genau meinst du das? Ich kenne Glitches nur z.B. bei FPGAs, wenn 
hier durch verschiedene Gatterlaufzeiten ungültige Zustände auftreten 
können, sofern sie nicht durch constraints bestimmt und richtig 
umgesetzt werden. Mein ADC hat ein serielles Interface, über den er 
parametriert wird. Hier lege ich die Pixel und das horizontale und 
vertikale Timing fest. Sollten hier Glitches zu befürchten sein, sollte 
das der Hersteller ausgeglichen haben. Genauso bei der Abtastung.

> Wie hast Du das CCD Signal konditioniert, um den Eingangsbereich des
> ADCs optimal auszunutzen?
Mein CCD bringt am Ausgang das Analogsignal mit 12V 
Gleichspannungsanteil heraus (Outputgate Spannung). Zwischen ADC und CCD 
hängt dann ein von Kodak empfohlener Buffer (siehe Anhang). Durch einen 
in Reihe geschalteter Kondensator wird dann der Gleichspannungsanteil 
eliminiert und der ADC schaltet sich selber die benötigte Gleichspannung 
(1,3V) auf, um das Signal optimal nutzen zu können (DC restore).

> Wie überträgst Du die ADC-Ausgabe an den Computer?
Die digitalen Daten gehen per LVDS an einen FPGA und werden von dort 
weiter gegeben.

> Hast Du mit dem Oszilloskop die Versorgungsspannungen auf Stabilität
> überprüft?
Die Versorgungs Spannungen sind stabil, haben ein recht kleinen ripple 
und sind mit zahlreichen keramischen Kondensatoren (100n, 33n, 10n) 
entstört.

> Hast Du schon ein Testsignal anstatt des CCD-Signals eingespeist?
Das habe ich bisher noch nicht gemacht. Was meinst du genau mit 
Testsignal? Einfach den Eingang des ADC auf Masse legen und schauen ob 
der rauscht oder das analoge Signal?

Vielen Dank für die vielen Hinweise und Fragen :)

MfG Andi

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Mike Strangelove schrieb:
> Naja, also meine kommerzielle 8 bit Pulnix Kamera hier rauscht auch noch
> mit dem 8. bit.
Die Kamera soll auch höheren Ansprüchen genügen als eine Consumer 
Kamera, sonst könnte man ja einfach eine kaufen und ist fertig :D

>Versuche erstmal Pattern Noise und Dynamisches Rauschen zu trennen
Wie trenne ich Pattern Noise und Dynamisches Rauschen?

> im Moment kannst Du am Einzelbild nämlich nicht ablesen,
> wieviel Rauschen und wieviel unterschiedliche Lichtempfindlichkeit das
> Muster macht.
Ich denke du interpretierst das Bild falsch. Das gezeigte Bild ist die 
Differenzbildung aus zwei Bildern. Eines der Originalbilder sieht aus 
wie im Anhang. Ich kann also schon ziemlich genau sagen, was rauschen 
ist und was tatsächliche Helligkeitsunterschiede sind, denn wenn ich ein 
statisches Motiv habe und zwei Bilder mache, muss der Unterschied 
rauschen sein :)

Oder ich habe deinen post komplett missverstanden :)

Vielen Dank!

PS: Ein paar Bemerkungen zu Bild.
Es ist kein Testchart, es ist einfach ein ausgedruckter Stern, deswegen 
die weißen Strukturen auf der linken Seite in den schwarzen Strahlen... 
das ist also kein Rauschen sondern Realität. Die rechte Hälfte ist etwas 
heller bzw. ist der Schwarzwert etwas höher. Das ist einem Versuch mit 
dem Blacklevel geschuldet... also auch das hat seine Richtigkeit.

Autor: Zwie Blum (zwieblum)
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In deinem Differenzbild gibt's einen Schatten, der linke Rand der 
dunklen Bereiche ist dunkel, der rechte ist hell. Ist das immer so oder 
nur zufällig?

Autor: Eisbär (Gast)
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Kann es sein, dass hier jemand das Photonenrauschen nicht berücksichtig?

Rauschen der Kamera ohne Licht ist Grundrauschen.
Mit Licht, auch abgezogen, ist ab einer gewissen Helligkeit das 
Photonenrauschen dominat.

MfG
Eisbär

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo,

Zwie Blum schrieb:
> In deinem Differenzbild gibt's einen Schatten, der linke Rand der
> dunklen Bereiche ist dunkel, der rechte ist hell. Ist das immer so oder
> nur zufällig?
Mhm... gute Frage, ist mir bisher nicht aufgefallen. Ich werde mal 
schauen, ob das reproduzierbar ist.

> Kann es sein, dass hier jemand das Photonenrauschen nicht berücksichtig?
Es gibt auch thermisches Rauschen und 100 andere Rauscharten... aber ich 
denke doch, dass ein 1150 Dollar Sensor nicht so erheblich rauschen darf 
bzw. weiß ich von anderen Kameras mit gleichem Sensor, dass es dort 
nicht der Fall ist. Oder das Rauschen wurde geschickt umgangen oder 
rausgerechnet... keine Ahnung. Aber das ist nicht mein Ziel. Ich möchte 
ein sehr rauscharmes Bild erreichen, was dann bei der automatischen 
Auswertung nicht wegen dem Rauschen immer zu Fehlern führt.

Vielen Dank! :)

Autor: Zwie Blum (zwieblum)
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Hast du den Chip schon mal gekühlt? Trockeneis soll sich doch auftreiben 
lassen, oder?

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Kühlung ist freilich eine Variante, mit der ich schon geliebäugelt habe, 
nur leider ist es dann ziemlich praxisfern. Denn der Chip soll 
irgendwann in Umgebungstemperaturen bis 35°C arbeiten. Da wäre die 
Kühlung mit Trockeneis und Flüssigstickstoff sicherlich interessant, 
aber nicht wirklich einsetzbar.

Ich habe schon schon Kältspray gekauft, um zu untersuchen, ob das 
Rauschen thermischer Natur ist. Bisher ist es daran gescheitert, dass 
man ja an den Sensor rankommen muss, um ihn gezielt kühlen zu können. 
Das bedeutet Streulicht und viele andere unschöne effekte, so dass dann 
ein Vergleich schwerfällt.

Vielleicht gehe ich aber dennoch diesen Weg, wie gesagt, die Idee hatte 
ich schon und habe auch schon Vorkehrungen dafür getroffen, aber ich 
hatte gehofft, dass weitere wertvolle Hinweise kommen, wo das Problem 
liegen kann.

Ich werde mir jetzt nochmal genau die Spannungsversorgung für den ADC 
vornehmen und da speziell die 1,8V für die Analogspannung und wenn dann 
mal den Eingang hart auf Masse legen und schauen, was da dann noch 
rauscht.

Vielen Dank :)

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Ich habe die 1,8V Spannung vom ADC nochmal genauer untersucht und habe 
nun mit einer aktiven Messpitze nachgemessen. Könnte da das Problem 
liegen?

Beitrag "typischer Ripple bei Schaltregler - was läuft das schief?"

Ich werde mal schauen, ob ich die 1,8V extern einspeisen kann. 
Vielleicht beantwortet das schon meine Frage.

Vielen Dank!

Autor: pedro (Gast)
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als ich das letzte mal ein ccd-pixel ausgelesen habe war das problem, 
dass der ausgangsverstärkter stark rauschte. grund dafür war eine 
instabile referenzspannung des analogen verstärkers (auf chip).

wenn dein sensor ein output von bis zu 12V hat, gibts sicher auch einen 
ausgangsverstärker.

schon einmal alle referenzspannungen gemessen? (! sonde mit geringer 
kapazitiver belastung verwenden...)

nach einbauen eines leistungsstärkeren treibers und c's zum glätten war 
das problem eliminiert.

Autor: Otto J. (Gast)
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Hallo

1. Eine Störung durch Schaltregler macht sich i.d.R. nicht durch Farb 
oder Helligkeitsrauschen bemerkbar, sondern durch dunkle Schatten die 
horizontal oder verikal durchs Bild flackern.

2. Die meisten CCD Sensoren entwickeln ab ca. 50-60Grad ein immer 
stärker werdendes Bildrauschen

mfg

Autor: Wuselchen (Gast)
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Hallo Andi!
Das mit der Spannungsversorgung für den ADC scheint ja erstmal der 
wahrscheinlichste Kandidat zu sein.
Interessant, daß Du kein differentielles Signal verwendest. Kann das 
Dein Sensor nicht (darf ich fragen, welchen Du verwendest)?.

Andreas B. schrieb:
>> Kann Dein ADC durch einen hohen Umschaltglitch beeinträchtigt werden?
> Wie genau meinst du das? Ich kenne Glitches nur z.B. bei FPGAs, wenn
> hier durch verschiedene Gatterlaufzeiten ungültige Zustände auftreten
> können, sofern sie nicht durch constraints bestimmt und richtig
> umgesetzt werden. Mein ADC hat ein serielles Interface, über den er
> parametriert wird. Hier lege ich die Pixel und das horizontale und
> vertikale Timing fest. Sollten hier Glitches zu befürchten sein, sollte
> das der Hersteller ausgeglichen haben. Genauso bei der Abtastung.
Sorry, das war unklar. Mit dem Glitch meinte ich die kurze Spitze im 
Signal zwischen zwei Werten (Reset Transient). Da Du aber ein komplettes 
CCD Frontend verwendest, ist das sicherlich nicht der Grund für Dein 
Problem.


>> Wie hast Du das CCD Signal konditioniert, um den Eingangsbereich des
>> ADCs optimal auszunutzen?
> Mein CCD bringt am Ausgang das Analogsignal mit 12V
> Gleichspannungsanteil heraus (Outputgate Spannung). Zwischen ADC und CCD
> hängt dann ein von Kodak empfohlener Buffer (siehe Anhang). Durch einen
> in Reihe geschalteter Kondensator wird dann der Gleichspannungsanteil
> eliminiert und der ADC schaltet sich selber die benötigte Gleichspannung
> (1,3V) auf, um das Signal optimal nutzen zu können (DC restore).
Dein VGA ist aber nicht voll aufgedreht, oder?

>> Wie überträgst Du die ADC-Ausgabe an den Computer?
> Die digitalen Daten gehen per LVDS an einen FPGA und werden von dort
> weiter gegeben.
Um die einwandfreie Funktion der Übertragungsstrecke zu verifizieren, 
kannst Du ein LVDS Test Pattern ausgeben lassen (LVDS_TEST_PATA & 
LVDS_TEST_PATB Register) (das geht zumindest beim AD9978; das Datenblatt 
des AD9928 liegt mir nicht vor).


>> Hast Du schon ein Testsignal anstatt des CCD-Signals eingespeist?
> Das habe ich bisher noch nicht gemacht. Was meinst du genau mit
> Testsignal? Einfach den Eingang des ADC auf Masse legen und schauen ob
> der rauscht oder das analoge Signal?
Kannst Du die "optical black"/Dummy Pixel Bereiche auslesen? Ist das 
Rauschen dort auch vorhanden? Falls Du ein konstantes Signal anlegst, 
müßte CDS_OUT immer 0 ergeben. Zum Testen würde ich CDS abschalten / SHA 
verwenden und zB. ein sensortaktsynchrones Rampensignal einspeisen, um 
die Performance deiner VGA/ADC Kombination zu verifizieren. Ein fixer 
Eingangspegel wäre sicher auch schon hilfreich.

Viel Glück & viele Grüße
   Wuselchen

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo und danke für die hilfreichen Antworten.

>nach einbauen eines leistungsstärkeren treibers und c's zum glätten war
>das problem eliminiert.
Die Zwischenbuffer des Analogsignals wurde von Kodak und von Analog 
Devices abgesegnet. Ein Bild dazu habe ich schon weiter oben im Thread 
gepostet.
http://www.mikrocontroller.net/attachment/89497/buffer.png
Hier könnte die +15V Spannung Probleme machen, aber da diese 
gleichzeitig VDD für den Sensor ist, habe ich dort viel getan, damit sie 
stabil und sauber ist.

>Eine Störung durch Schaltregler macht sich i.d.R. nicht durch Farb
>oder Helligkeitsrauschen bemerkbar
Ich habe gerade die 1,8V extern von einem Labornetzteil eingespeist und 
das Rauschen ist besser geworden. Eine der Ursachen scheint also 
wirklich diese Spannung zu sein. Ich hatte die  bisher etwas 
stiefmütterlich behandelt, weil ich mit keiner Silbe daran gedacht 
hatte, dass sie ebenfalls die Analogversorgungsspannung des AD9928 ist. 
Bisher war ich nur davon ausgegangen, dass damit der DDR2 Speicher 
betrieben wird und jetzt fiel es mir wie Schuppen von den Augen... naja, 
muss ich da nochmal Hand anlegen müssen.

>Interessant, daß Du kein differentielles Signal verwendest. Kann das
>Dein Sensor nicht (darf ich fragen, welchen Du verwendest)?.
Ich verwende einen Kodak KAI-4021, 4MP, s/w, mit 40MHz Pixeltakt.

>Dein VGA ist aber nicht voll aufgedreht, oder?
VGA habe ich auf dem Wert 0, also 5,75dB... weniger geht nicht zu 
parametrieren.

>Um die einwandfreie Funktion der Übertragungsstrecke zu verifizieren,
>kannst Du ein LVDS Test Pattern ausgeben lassen
Das habe ich schon ganz am Anfang gemacht, bevor ich mit realen 
Bilddaten gearbeitet habe. Hinter dem ADC sind ja alle Daten auch 
digital vorhanden, da ist es unmöglich, dass dort noch ein Rauschen 
einkoppelt oder entsteht. Die Testpattern kommen auch korrekt an, sowohl 
die einstellbare Rampe, als auch die konstanten Werte.

>Kannst Du die "optical black"/Dummy Pixel Bereiche auslesen? Ist das
>Rauschen dort auch vorhanden? Falls Du ein konstantes Signal anlegst,
>müßte CDS_OUT immer 0 ergeben. Zum Testen würde ich CDS abschalten / SHA
>verwenden
Diese Bereiche außerhalb der gültigen Pixeldaten auszulesen, würde viel 
Arbeit im FPGA bedeuten. Denn dieser ist mit dem AD9928 synchronisiert 
und nimmt nur gültige Daten entgegen. Die black und dummy Pixel hingegen 
dienen nur dem ADC. Wenn alle Stränge reißen, werde ich das dann nochmal 
versuchen.
Den CDS abschalten und nur einen Abtastpunkt wählen, werde ich mal in 
Erwägung ziehen. Vielleicht führt das ja zum Erfolg oder zumindest zu 
einer Aussage, wo das noch verbleibende Rauschen herkommt.
Auf jeden Fall lege ich dann erstmal den Eingang auf Masse und habe so 
einen konstanten Wert, der ja auch mit dem CDS so ausgegeben werden 
muss.

@ Wuselchen :
Du hast selber auch schon mal CCD Kameras entwickelt bzw. entwickelst 
immer noch? Vielleicht wäre ein Kontakt per Mail o.Ä. denkbar? Wenn du 
selber noch aktiv bist, könnte ein Dialog entstehen, bei dem der andere 
vielleicht bei dem eigenen Problemen helfen kann. Denn Leute mit Ahnung 
auf diesem Gebiet sind rar und man hat ja immer wieder Fragen zu dem 
einen oder anderen Thema. Dir geht es sicher auch so... gerade wenn du 
auch schon den AD9978 eingesetzt hast... wenn du also Interesse daran 
hast, kannst du mir ja eine Nachricht zukommen lassen, bei solchen 
Dingen profitieren ja immer beide Seiten :)
Ein auf CCD spezialisiertes Forum habe ich bisher noch nicht gefunden...

@all:
Vielen Dank für die hilfreichen Hinweise!

Andi

Autor: Der WiXXer (Gast)
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Andreas B. schrieb:

> Kühlung ist freilich eine Variante, mit der ich schon geliebäugelt habe,
> nur leider ist es dann ziemlich praxisfern.

Ja. Aber Du könntest mit einer Kühlung trozdem auch erkennen, WO dein 
Problem ist.

> Denn der Chip soll irgendwann in Umgebungstemperaturen bis 35°C arbeiten.

Sieht im Moment aus, als ob Du verloren hättest. Die mir bekannten CCDs 
fangen alle von 20°C nach oben an, deutlich zu rauschen.
Für höherwertige Anwendungen ist daher unbedingt auf mindestens 20°C zu 
kühlen. :-(
Daher haben viele Anwendungen ein Peltier Element am Detektor.

> Da wäre die Kühlung mit Trockeneis und Flüssigstickstoff sicherlich
> interessant, aber nicht wirklich einsetzbar.

Vor allem nicht, weil die meisten handelsüblichen CCDs nur bis 0°C 
spezifiziert sind, und ab -5°C die Teile anfangen, auszufallen. :-)
Du must also nicht gleich übertreiben. :-)
Fürs erste sollte was von 15-20°C langen.

> Ich habe schon schon Kältspray gekauft, um zu untersuchen, ob das
> Rauschen thermischer Natur ist.

Das mach auch mal.


> Bisher ist es daran gescheitert, dass man ja an den Sensor rankommen
> muss, um ihn gezielt kühlen zu können.

Wenn es einfach wäre, könnte es jeder. ;-)

> Das bedeutet Streulicht und viele andere unschöne effekte, so dass dann
> ein Vergleich schwerfällt.

Gegen Streulicht kann man eher was machen. Fieß ist, das beim Kühlen 
Wasser kondensieren kann.
Darum haben viele Detektoren nicht nur eine Peltierkühlung des CCDs, 
sondern trozdem auch noch eine Heizung des Fensters.
Achja, wenn das ganze unter Vakuum ist, verkoppeln Kühlung und Heizung 
nicht so stark. Das Reduziert den Strombedarf.




EINES TAGES WERDEN ALLE MENSCHEN WIXXER SEIN!

Autor: Andreas B. (loopy83)
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> Die mir bekannten CCDs fangen alle von 20°C nach oben an, deutlich zu
> rauschen.
> Vor allem nicht, weil die meisten handelsüblichen CCDs nur bis 0°C
> spezifiziert sind, und ab -5°C die Teile anfangen, auszufallen. :-)
Hallo,
also mein CCD scheint dann wohl nicht handelsüblich zu sein.
Alle Angaben im Datenblatt wurden bei 40°C bzw. 27°C ermittelt und der 
maximale Temperaturbereich ist mit -50 bis 70°C angegeben.
Dennoch dient die Kühlung nur der Fehlersuche um das thermische Rauschen 
zu minimieren.

Vielen Dank :)

Autor: Stephan (Gast)
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Zeig doch nochmal ein aktuelles Differenzbild wie im Ausgangspost.
Da war das Rauschen so eklatant periodisch. Das kann nur von der 
Versorgung oder über "Antennen" kommen. Mit Photonenrauschen oder der 
Temperatur hatte das gar nichts zu tun.

Das Differenzbild nochmal drüber gelegt, die Differenz gebildet und 
Pixelweise in der X-Achse verschoben...
Nach 6-7 Pixel kommt ein Maximum, nach 12-13 Pixeln ein Minimum, usw.
In Y-Richtung analog, nur mit einer Periodizität von 3-4 Pixeln.

In welcher Richtung und mit welcher Pixelrate wird das CCD ausgelesen?
So sollte sich die Frequenz der Störung und damit auch die Quelle 
ermitteln lassen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Freilich habe ich diverse Schaltregler verbaut, die natürlich alle mit
>einer bestimmten Frequenz schalten. Ich habe soweit es irgendwie möglich
>ist, die Ripple klein gehalten.

Hau den ganzen Schaltregler-Kram in die Tonne! So wird das nichts.

>Nun kann ich ja schlecht wieder von vorne anfangen,...

Doch, genau das mußt du. Du hast einen falschen Weg eingeschlagen und 
mußt ihn nun korrigieren. Das nennt man "Entwickeln", alles andere ist 
Pfusch.

Zuerst mußt du mal herausfinden, woher das Rauschen kommt. Und das 
kannst du nicht, wenn du an deinen Schaltreglern krampfhaft fest hälst. 
Speise die gesamte Schaltung mal mit linearen Reglern und schau was 
passiert. Schau auch, daß dein Massemanagement einwandfrei ist. Oft 
werden hier die größten Fehler gemacht, dann hilft auch alles filtern 
nicht.

Dann solltest du in solchen Fällen immer mindestens zwei identische 
Sensoren haben, damit du herausfinden kannst, ob es eventuell auch am 
Sensor liegt.

Divide and conquer!

Kai Klaas

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo,

also ohne Schaltregler geht es nicht.
Ich habe 12V Eingangsspannung, der Sensor braucht neben diversen anderen 
Spannungen +-15V als VDD und +-21V für den electronic Shutter.
Daneben ist ein PPC und andere Komponenten, die auch genügend Strom 
brauchen.

Wenn es also eine Lösung gibt, wie man mit einem LDO von 12V auf 15V/21V 
kommt, bin ich ganz Ohr. Immerhin reden wir hier nicht von einem CMOS 
Sensor, wo man eine (!) Spannung und Takt anlegt und fertig.

Ebenso wenn es möglich ist, das Design ähnlich effizient auszulegen wie 
jetzt mit Schaltreglern. Denn wenn auf den kleineren Spannungsebenen 
locker mal 2A aufwärts fließen, ist mir mit einem LDO auch nicht 
geholfen, ohne dass ich gleich mörderrische Kühlkörper brauche.

Ich habe Spannung von 1,2V bis 21V... dazwischen liegen verschiedene 
Spannungen und wenn ich die Kamera nicht mit 15 verschiedenen Spannungen 
betreiben will, weil es einfach fern ab von jeglichem Einsatzzweck wäre, 
kommen ausschließlich LDOs nicht in Frage und ich muss da auf LDOs 
ausweichen, wo es geht und Sinn macht und auch die Wärmeentwicklung 
klein gehalten werden kann. Das Thema thermisches Rauschen hatten wir ja 
schon...

Vielen Dank :)

PS: Die Methode mit der Differenzbildverschiebung hört sich interessant 
an, werde ich mal verfolgen... Danke :)

Autor: Eisbär (Gast)
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Hut ab,
einen großen Kodak-CCD Sensor mit Ansteuerung und Auswerteelektronik 
ohne Schaltregler zu designen ist wirklich eine harte Nuss.

Schaltreglerfrei sollten jedoch die "schnellen" clocksignale sein, da 
hier eine geringere Powersupplyrejection zu erwarten ist. Also die 
1,8Volt vom ADC, die 5Volt von den Horizontaltreibern und natürlich den 
Quarzoszillator nicht vergessen. Ist hoffentlich nicht so'n PLL Schrott.

Da die Kamera ja ihr eigenes Oszi ist, kann man mit 2 Fingern jeden 
Schaltregler im Bild sehen: Sensor raus, einen Finger auf den 
Ausgansgpin des Sensors und mit dem anderen Spulen oder Fets berühren.
Pixelclock ist 40MHz, Schaltregler 700kHz, also alle ca.57Pixel eine 
Periode. Geht aber nur für Einzelbilder. Bild oben zeigt aber engere 
Linien?

Btw: 14 bit für den Kai4021 auf voller Speed und ungekühlt ist etwas 
overpowert, da dürfen schon mal 4bit Rauschen, bei einer möglichen 
Dynamik von unter 10bit.

Viel Erfolg.
Eisbär

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ebenso wenn es möglich ist, das Design ähnlich effizient auszulegen wie
>jetzt mit Schaltreglern. Denn wenn auf den kleineren Spannungsebenen
>locker mal 2A aufwärts fließen, ist mir mit einem LDO auch nicht
>geholfen, ohne dass ich gleich mörderrische Kühlkörper brauche.

Der KAI-4021 zieht bei +5V 1400mA, richtig? Bei -5V, +18V und -18V sind 
es weniger als 200mA, richtig? Da könnte man beispielsweise Switcher als 
Vorregler verwenden und LDOs nachschalten. Dann hast du beides, den 
hohen Wirkungsgrad eines Switchers und die hervorragenden 
Regeleigenschaften eines LDO. Außerdem kannst du an den Ausgängen der 
Switcher bequem ausreichend bedämpfte LRC-Siebglieder anordnen, weil die 
Spannungsabfälle an den Längsgliedern von den LDO ausgeregelt werden.

Die Switcher ordnest du aus EMI-Gründen vom KAI-4021 weiter entfernt an 
und führst lediglich die sauber gefilterten Vorspannungen zu den LDOs, 
die dann in der Nähe des KAI-4021 angeordnet sein können. Aber ein 
Dutzend Switcher in unmittelbarer Nähe zum KAI-4021 anzuordnen, ohne 
ausreichende LRC-Siebglieder und dann 14bit Auflösung zu erwarten, ist 
komplett ...

Beim Filtern der Ausgangsspannung eines Schaltreglers geht es nicht nur 
um einen geringen Ripple, sondern auch darum, Störströme und 
Ausgleichströme auf der gemeinsamen Masse zu verhindern. Dann mußt du 
noch zusätzlich bedenken, daß ein Schaltregler nicht nur Gegentakt- 
sondern auch Gleichtaktstörungen (Common Mode Noise) auf der Masse 
selbst verursacht. Wenn du dann bei der Masseführung auch nur den 
geringsten Fehler machst, bekommst du einen Rauschtornado, der dir den 
Gilb vom Brillengestell bläst.

Mit nicht völlig astrein gefilterten und über jeden Zweifel erhabenen 
Versorgungsspannungen in eine solche Schaltung hineinzugehen, kannst du 
komplett vergessen.

Du mußt zusätzlich berücksichtigen, daß auch die Schaltung des AD9928 
und der anderen Komponenten erhebliche Filtermaßnahmen in den 
Versorgungsspannungen benötigt. Das Eval-Board des KAI-4021

http://www.kodak.com/global/plugins/acrobat/en/bus...

kann dir dazu einen eindrücklichen Überblick geben.

Das Gleiche gilt natürlich auch für die Masseführung. Du verwendest 
hoffentlich (mindestens) eine durchgehende Massefläche und ein 
Multilayerboard?

Kai Klaas

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo und vielen Dank :)

> Ist hoffentlich nicht so'n PLL Schrott.
Der Takt für den AD9928 wird hiermit erzeugt:
http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.d...

> Der KAI-4021 zieht bei +5V 1400mA, richtig? Bei -5V, +18V und -18V sind
> es weniger als 200mA, richtig?
Das ist leider nicht korrekt. VDD ist +15V. Aus denen baue ich mir mit 
Spannungfolgern aus OPVs (wie im Referenzdesign) die benötigen 
Spannungen für Outputgate, Reset Drain, ESD usw.
Ich habe mich soweit es ging an das Referenzdesign gehalten. Nur das 
Layout ist eben ein wenig SEHR groß, das sind ja fast zwei Kuchenbleche 
und daher musste ich das ändern.

> Die Switcher ordnest du aus EMI-Gründen vom KAI-4021 weiter entfernt an
> und führst lediglich die sauber gefilterten Vorspannungen zu den LDOs,
> die dann in der Nähe des KAI-4021 angeordnet sein können. Aber ein
> Dutzend Switcher in unmittelbarer Nähe zum KAI-4021 anzuordnen, ohne
> ausreichende LRC-Siebglieder
Dann habe ich einen Schaltregler, ein Siebglied und dann noch ein LDO. 
Wie so oft hat man leider auch nicht unendlich Platz zur Verfügung. Die 
sämtliche Spannungsversorgung liegt am entferntesten Punkt zum Sensor, 
ein weiterer Weg geht in meinem Design nicht und das habe ich auch 
bewusst so gewählt.

> Das Gleiche gilt natürlich auch für die Masseführung. Du verwendest
> hoffentlich (mindestens) eine durchgehende Massefläche und ein
> Multilayerboard?
Ja ich nutze auf jedem meiner Boards Masseflächen, mindestens eine, oft 
zwei oder sogar 4. Die Boards sind mit Samtec Highspeed Steckverbindern 
verbunden (SQH/QTH Serie), die in der Mitte massive Masseanschlüsse 
haben und die Masseflächen (neben den Verbindungen über ein paar Pins) 
entsprechend großflächig miteinander verbunden sind.


Da ich eh nochmal neue Platinen bestellen muss, werde ich im neuen 
Design dann noch weitere Ferritperlen, zusätzliche 10n/33n/100n Cs 
einsetzen und werde nun nach und nach ermitteln, welche Spannungen 
wirklich kritisch sind. Auch werde ich nochmal den Weg des analogen 
Signales vom Sensor zum ADC genau unter die Lupe nehmen und lieber noch 
zwei Masselagen hinzunehmen, die direkt darüber und darunter angeordnet 
werden. Mit entsprechend dünnen Leiterwegen des Signales selber sollten 
sich auch die kapazitiven Einflüsse in Grenzen halten. Nicht das das 
Signal dann verschliffen wird.

Ihr seht schon, wenn man zum ersten Mal ein solches Vorhaben versucht 
umzusetzen, macht man viele Fehler und lernt daraus. Umso dankbarer bin 
ich, dass hier so viele hilfreiche und kritische Beiträge kommen.

Vielen Dank!
Andi

Autor: Zwie Blum (zwieblum)
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Bevor du massig Zeit in die Spannungsversorgung investierts, solltest du 
mal prüfen, ob/wo denn da wirklich der Fehler liegt. Schnapp' dir ein 
paar gute Labornetzteile, stell die Versorgungspannungen ein und teste. 
Wenn das besser funktioniert, bist du auf dem richtigen Weg. Dann kannst 
du mal jede einzelne Spannung durch deine Schaltungen ersetzen. Nach 
jeder Änderung sollst du aber immer die Auswirkungen prüfen :-)

Autor: Matthias Heininger (mheininger)
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Eine gängige Methode um externen Störungen an einem Detektor auf die 
Spur
zu kommen besteht darin, bei einem gleichmäßig ausgeleuchteten Bild für
jede Zeile und Spalte jeweils ein 1-d Powerspektrum zu berechnen und 
diese
dann aufzumitteln. In den gemittelten PS in horizontaler Richtung
sind die hochfrequenten Störungen (schnelle Pixelclock) als deutliche
Peaks zu sehen und können anhand der Pixelclock in Frequenzen 
umgerechnet
werden. Für die vertikale Richtung gilt das gleiche, nur ist nun die
maximale Frequenz durch die Zeilenfrequenz festgelegt.

P.S. Das Powerspekrum ist das Betragsquadrat der FFT.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Das ist leider nicht korrekt. VDD ist +15V. Aus denen baue ich mir mit
>Spannungfolgern aus OPVs (wie im Referenzdesign) die benötigen
>Spannungen für Outputgate, Reset Drain, ESD usw.
>Ich habe mich soweit es ging an das Referenzdesign gehalten. Nur das
>Layout ist eben ein wenig SEHR groß, das sind ja fast zwei Kuchenbleche
>und daher musste ich das ändern.

Arbeitest du in SMD?

>Dann habe ich einen Schaltregler, ein Siebglied und dann noch ein LDO.
>Wie so oft hat man leider auch nicht unendlich Platz zur Verfügung.

Mit nur einem Schaltregler kannst du eben kein brauchbares Tiefpaßfilter 
am Ausgang konstruieren, weil der ohmsche Längswiderstand dann wegen den 
Spannungsabfällen der Versorgungströme nur sehr klein sein darf. Dadurch 
kannst du die Resonanz eines LC-Tiefpaßfilters aber kaum vermeiden, 
wodurch du auf ganz erhebliche Filterwirkung verzichten mußt. Ein 
nachfolgender LDO hilft dir da aus der Patsche, weil er genau diese 
Spannungsabfälle ausregeln kann.

Beispiel: Du willst 5V erzeugen. Mit einem Switcher erzeugst du eine 
geeignete Vorspannung von sagen wir 7V. Ein nachfolgendes Tiefpaßfilter 
mit genügend Dämpung würde rund 1V Spannungsabfall verursachen. Dann 
hast du immer noch 6V am Eingang des LDO. Ohne nachfolgenden LDO müßtest 
du statt dessen ein Filter verwenden, das vielleicht höchstens 100mV 
zusätzlichen Spannungabfall verursachen darf. Eine optimale Filterung 
wäre dann sehr wahrscheinlich garnicht möglich.

>Ja ich nutze auf jedem meiner Boards Masseflächen, mindestens eine, oft
>zwei oder sogar 4. Die Boards sind mit Samtec Highspeed Steckverbindern
>verbunden (SQH/QTH Serie), die in der Mitte massive Masseanschlüsse
>haben und die Masseflächen (neben den Verbindungen über ein paar Pins)
>entsprechend großflächig miteinander verbunden sind.

Das könnte zum Beispiel schon mal für die Störungen verantwortlich sein, 
wenn die Steckverbinder die Masse an der falschen Stelle auftrennen bzw. 
verbinden.

>Da ich eh nochmal neue Platinen bestellen muss, werde ich im neuen
>Design dann noch weitere Ferritperlen, zusätzliche 10n/33n/100n Cs
>einsetzen und werde nun nach und nach ermitteln, welche Spannungen
>wirklich kritisch sind.

Mit ein paar zusätzlichen Stützkondensatoren wirst du das Problem aber 
nicht in den Griff bekommen, weil die zusätzlichen Caps die Störströme 
auf der Masse nicht eliminieren können, sondern im Gegenteil diese sogar 
noch vergrößern. Du müßtest schon wirklich die Problemzonen zusätzlich 
verdrosseln, um die Masse sauber zu halten und einen spürbaren Effekt zu 
erzielen.

Die im Eval-Board gezeigten Entkopplungen in den Versorgungsspannungen 
sind suboptimal. Das Parallelschalten von zwei, drei oder noch mehr 
unterschiedlichen Caps wird heute, seit es die keramischen Highcaps 
gibt, eher vermieden. Es ist besser zwei identische 2,2µF/10/X5R im 0805 
Gehäuse parallelzuschalten, als dafür drei unterschieldiche Caps zu 
verwenden.

Auch das mit der Ferritperle ist nicht ganz unkritisch. Damit handelt 
man sich ganz schnell Resonanzen ein, die bei bestimmten Frequenzen die 
Entkopplung aushebeln und die Situation noch verschlimmern können.

Ich verwende mit großem Erfolg die "742792651" von Würth, setze aber 
immer noch einen Widerstand von 1...4,7R in Serie zum Ferrit. Bei einem 
SMD-Aufbau spielen die zusätzlichen Bauteile überhaupt keine Rolle. Aber 
du wirst belohnt mit einer phantastischen Filterwirkung.

>Auch werde ich nochmal den Weg des analogen Signales vom Sensor zum ADC
>genau unter die Lupe nehmen und lieber noch zwei Masselagen hinzunehmen,
>die direkt darüber und darunter angeordnet werden. Mit entsprechend
>dünnen Leiterwegen des Signales selber sollten sich auch die kapazitiven
>Einflüsse in Grenzen halten. Nicht das das Signal dann verschliffen wird.

Hier liegt ganz klar der Hund begraben und genau hierhin solltest du 
dein Augenmerk lenken! Hier geht es vor allem darum die richtige 
Masseführung zu finden. Schließlich hast du hier analoge und digitale 
Signale, wobei die analogen Signale zusätzlich noch Video-Bandbreite und 
darüber besitzen. Eine ganz kniffelige Angelegenheit, wenn du auf 14bit 
Genauigkeit angewiesen bist, fast unmöglich.

Hierhin solltest du den sternförmigen Massepunkt legen, oder zumindest 
einen lokalen Massepunkt, den du peinlichst sauber hälst von 
Schaltreglerströmen. Auf diesen Punkt sollten auch alle Signale 
referenziert werden, die diesen Bereich betreten bzw. verlassen. Eine 
Platine also, bei der auf der linken Seite die Signale hineingehen und 
auf der rechten Seite das Board verlassen und sich deshalb alle 
Störungen über das ganze Board quälen müssen, ist grundverkehrt. Mit 
einem falschen Layout hier und/oder einer falschen Masseführung kannst 
du das ganze Projekt beerdigen. Da sollte dir eigentlich ein Profi unter 
die Arme greifen.

Oft ist es sinnvoll, empfohlene Layouts von Herstellern der Chips zu 
verwenden. Gibt es da was für den AD9928?

Kai Klaas

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo Kai,

Kai Klaas schrieb:
> Arbeitest du in SMD?
Ja ich arbeite in SMD, aber minimal 0402, alles andere kann ich nicht 
mehr gut löten von Hand.

> Das könnte zum Beispiel schon mal für die Störungen verantwortlich sein,
> wenn die Steckverbinder die Masse an der falschen Stelle auftrennen bzw.
> verbinden.
Gibt es irgendwo Dokumente oder Notes über die richtige Masseführung? 
Dann könnte ich bei den neuen Platinen da nochmal genau darauf achten. 
Aber bisher habe ich auf diesem Gebiet kaum Ahnung. Also was kann zu 
einem unsauberen Ground führen, wie wird es verhindert und wie trenne 
ich effektiv analoge und digitale Schaltungsteile.

Die analogen Signale gehen ja vom CCD zum AD9928. Dort fließt ja der 
Strom und auf dem Ground dann ebenfalls. Sollte ich diesem analogen Weg 
und der analogen Versorgung einen extra Ground spendieren und diesen 
Ground dann nur an einer einzelnen Stelle mit dem digitalen Ground 
verbinden?

> Oft ist es sinnvoll, empfohlene Layouts von Herstellern der Chips zu
> verwenden. Gibt es da was für den AD9928?
Im Datenblatt gibt es leider keine ausführlichen Hinweise dazu. Hier 
wird nur auf das LVDS Ausgangsinterface vom ADC eingegangen und ein paar 
allgemeine Hinweise gegeben, die ich versucht habe zu berücksichtigen.
Der AD9928 hat auch zwei integrierte LDOs, der von 3V auf 1,8V für die 
analogen parts umsetzen kann, aber im Datenblatt sind sie deaktiviert 
und es wird über ein externes 1,8V supply gespeist... deswegen hatte ich 
mich daran gehalten. Ich hatte auch schon von Fällen gelesen, wo genau 
diese integrierten LDOs nicht ausgereicht haben, um genug Strom zu 
liefern. Ein weiterer Grund, warum ich mich dagegen entschieden hatte.

Vielen Dank für die Mühe und die hilfreichen Antworten!
Andi

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Gibt es irgendwo Dokumente oder Notes über die richtige Masseführung?
>Dann könnte ich bei den neuen Platinen da nochmal genau darauf achten.
>Aber bisher habe ich auf diesem Gebiet kaum Ahnung. Also was kann zu
>einem unsauberen Ground führen, wie wird es verhindert und wie trenne
>ich effektiv analoge und digitale Schaltungsteile.

Gibt es sicherlich, aber die sind oft nicht spezifisch genug.

>Die analogen Signale gehen ja vom CCD zum AD9928. Dort fließt ja der
>Strom und auf dem Ground dann ebenfalls. Sollte ich diesem analogen Weg
>und der analogen Versorgung einen extra Ground spendieren und diesen
>Ground dann nur an einer einzelnen Stelle mit dem digitalen Ground
>verbinden?

Zuerst mal mußt du dir überlegen, was für Ströme im einzelnen an welchen 
Stellen über welche Masse fließen, dann, wie man diese Ströme minimieren 
oder zumindest umleiten kann.

Dabei hilft zu wissen, daß der Masserückstrom eines HF-Stroms immer 
direkt unterhalb des HF-Stroms in der darunterliegenden Massefläche 
(sofern vorhanden!) fließt. Eine räumliche Ausbreitung über die gesamte 
Massefläche, wie bei niederfrequenten Strömen, findet praktisch nicht 
statt. Trennt man daher einfach nur auf der Platine räumlich die 
digitalen Ströme und deren Masserückströme von den analogen Bereichen, 
kann man empfindliche Massestellen ganz erheblich "beruhigen".

Zusätzlich kann man die Anstiegszeiten der Flanken von digitalen 
Signalen oft durch Tiefpaßfilter so bremsen, daß die Störungen auf der 
Masse durch deren Masserückströme ebenfalls ganz erheblich veringert 
werden können. Ein solches "Filter" kann schon ein einfacher 
Serienwiderstand von 10...100R direkt am Ausgang eines digitalen 
Treibers sein. Natürlich dürfen die Anstiegszeiten nicht unzulässig 
verschliffen werden. Bei 74HCMOS-Technik beispielsweise wären verbotene 
Anstiegszeiten solche >500nsec.

Eine andere Möglichkeit Massestörungen zu minimieren ist die Verwendung 
von symmetrischer Signalführungstechnik, wie beispielsweise bei der 
RS485-Norm. Aber auch ein analoger Differenzverstärker, der das Signal 
von Massestörungen befreien kann, ist oft sehr hilfreich. Viele ADCs 
haben heute schon symmetrische Eingänge, die das ebenfalls besorgen 
können.

Das vielleicht leistungsfähigste Verfahren Massestörungen zu minimieren 
ist die Verwendung von LRC-Filtern in den Betriebsspannungszuleitungen. 
Wenn du also in Datenblättern bei den Chips lediglich Entkoppel-Caps 
siehst, dann kannst du hier praktisch immer geeignete LRC-Filter 
einsetzen und damit die Störungen auf der Masse ganz erheblich 
minimieren. Die Ferrite und keramischen Highcaps sind heute derart 
leistungsfähig geworden, daß du fast jede beliebige Störung vollkommen 
wegfiltern kannst.

Konkretere Tipps könnte ich erst geben, wenn ich den Schaltplan und das 
Layout sehen könnte.

>Im Datenblatt gibt es leider keine ausführlichen Hinweise dazu.

Hast du denn ein Datenblatt mit mehr als nur zwei Seiten??

Kai Klaas

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo Kai,

Kai Klaas schrieb:
> Konkretere Tipps könnte ich erst geben, wenn ich den Schaltplan und das
> Layout sehen könnte.
Das muss ich mit meinem Professor abklären. Die Entwicklung bzw. meine 
Diplomarbeit ist ein Forschungsauftrag einer Firma an unsere Hochschule. 
Da könnte es also Probleme geben, wenn dort Teile der Schaltung 
herausgegeben werden.

> Hast du denn ein Datenblatt mit mehr als nur zwei Seiten??
Das Datenblatt könnte ich dir per Mail zukommen lassen. Keine Ahnung 
wieso AD da so zickig ist und man das ausführliche Datenblatt nur auf 
Nachfrage erhält.

Aber ich danke dir erstmal für deine vielen hilfreichen Hinweise. Da ich 
nächste Woche oder übernächste Woche eh das Board neu designen muss, 
werde ich diese von dir genannten Punkte mit einfließen lassen. 
Vielleicht werde ich mir auch nochmal ein Buch über HighSpeed Design 
besorgen, vielleicht hat sogar die Bibliothek etwas entsprechendes. Gibt 
es da vielleicht Empfehlungen?

Wenn ich also analoge und digitale Massen trenne, müssen sie ja dennoch 
irgendwo verbunden werden. Gehe ich recht in der Annahme, dass diese 
nahe der Spannungszuleitung geschehen soll? Dass die Störungen dann wie 
mit einer Art "Staubsauger" vom Board gezogen werden, ohne das sie die 
analogen Teile erreichen? Verbinde ich die massen dann einfach mit einer 
Leiterbahn, oder über eine 0 Ohm Brücke, oder gar über einen 1-10R 
Widerstand? Aber dann habe ich auf den Massen wieder 
Potentialunterschiede, das ist sicherlich auch nicht hilfreich, oder?

Sollte ich dann den Sensor Ground auch mit an den analogen Zweig 
anschließen? Denn der Sensor hat vier GND Pins. Diese Pins führen ja 
aber auch den Rückstrom der digitalen horizontalen und vertikalen Takte. 
Also wäre das hier wieder eine Stelle wo Störungen den GND verseuchen 
könnten.

Vielen Dank!
Andi

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

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>Aber ich danke dir erstmal für deine vielen hilfreichen Hinweise. Da ich
>nächste Woche oder übernächste Woche eh das Board neu designen muss,
>werde ich diese von dir genannten Punkte mit einfließen lassen.

Habt ihr an der UNI kein Ingenieur-Labor? Da sitzen Profis, die nichts 
anderes machen, als solche Probleme zu lösen. Nimm doch mal mit denen 
Kontakt auf, wenn ihr solche Leute habt.

>Wenn ich also analoge und digitale Massen trenne, müssen sie ja dennoch
>irgendwo verbunden werden. Gehe ich recht in der Annahme, dass diese
>nahe der Spannungszuleitung geschehen soll? Dass die Störungen dann wie
>mit einer Art "Staubsauger" vom Board gezogen werden, ohne das sie die
>analogen Teile erreichen?

Nein, leider nicht. Das wäre nicht HF-mäßig. Du brauchst schon die 
durchgehende Massefläche. Du nimmst eine gemeinsame Massefläche und 
gruppierst einfach die digitalen und analogen Ströme räumlich von 
einander getrennt, ohne die Massefläche zu splitten. Die 
unterschiedlichen Massen müssen ja ohnehin alle am Chip angeschlossen 
werden. Und da sie natürlich auch bei den Spannungsreglern miteinander 
verbunden sein sollten, geht das nur mit einer durchgehenden 
Massefläche. Du mußt die Chips eben so gruppieren und verdrosseln, daß 
keine digitalen Masserückströme über empfindliche analoge Bereiche 
fließen. Dabei ist fast immer ein Kompromiß erzielbar, der einen 
optimalen Signal-Rauschabstand liefert.

>Aber dann habe ich auf den Massen wieder Potentialunterschiede, das ist 
>sicherlich auch nicht hilfreich, oder?

Richtig. Für eine durchgehende Massefläche gibt es keinen Ersatz.

>Sollte ich dann den Sensor Ground auch mit an den analogen Zweig
>anschließen? Denn der Sensor hat vier GND Pins. Diese Pins führen ja
>aber auch den Rückstrom der digitalen horizontalen und vertikalen Takte.
>Also wäre das hier wieder eine Stelle wo Störungen den GND verseuchen
>könnten.

Da die vier Grounds an unterschiedlichen Stellen sitzen, fließen hier 
wahrscheinlich unterschiedliche Masserückströme. Das ist wohl dazu 
gedacht, um die digitalen und analogen Masserückströme räumlich von 
einander zu trennen. Schau dir dazu auch noch mal das Layout des 
Eval-Boards genau an. Da kann man eine Menge lernen...

Kai Klaas

Autor: Andreas B. (loopy83)
Datum:

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Hallo,

ich bin aktuell an einem Punkt, wo ich meine Maßnahmen zur 
Bildverbesserung nicht mehr visuell erfassen kann. Deswegen wollte ich 
nun eine Möglichkeit suchen, mit der ich fast automatisch die Frequenzen 
aus dem Bild herausbekomme, die noch störend einwirken. Denn auch wenn 
sie nicht mehr sichtbar sind, sind sie zweifelsohne immer noch da und 
eine eventuelle Bildauswertesoftware stößt sich dann vielleicht daran.

Dazu habe ich einen neuen Thread erstellt:
Beitrag "FFT über einem Bild"

Die Hinweise, die hier gegeben wurden, werde ich versuchen im Redesign 
umzusetzen, denn sie tragen sicherlich noch zur weiteren Verbesserung 
des Bildes bei.

Vielen Dank!
Andi

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