Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochauflösender DA-Wandler 1uV - 1V


von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich bin in meiner Firma eigentlich für Firmware- und 
Software-Entwicklung verantwortlich, aber momentan mangelt es an 
Aufgaben. Die einzige Aufgabe, die momentan noch aussteht, die aber 
einer meiner Chefs auf Hardwareebene erst entwickeln wollte, ist ein 
DA-Wandler. Danach sollte ich dann die Firmware schreiben.

Nun hat er aber viel anderes um die Ohren und kommt nicht dazu, den 
Wandler zu bauen und ich langweile mich ein wenig.

Daher möchte ich es nun versuchen selbst anzugehen.

Vorweg ein paar Infos:

- Wir wollen möglichst unabhängig sein und somit keine fertigen Lösungen 
kaufen => selbst bauen
- Wir möchten einen ca. 20 Jahre alten DA-Wandler ersetzen, der extern 
zu einem Messgerät betrieben wird und diesen dann in das Messgerät 
integrieren.
- Der Messbereich sollte 1uV - 1V betragen, also ist ein 24Bit-ADC 
angeraten
- Das System sollte isoliert sein
- Der Eingangsspannung am ADC soll bipolar sein
- Die Störungen sollten möglichst minimal sein. Die Basislinie unseres 
jetzigen AD-Wandlers schwankt um +/- 4uV, so dass unser Messgerät noch 
Peaks mit einer Höhe von 20uV erkennt. Das Ergebnis ist zwar nur ein 
Schätzwert, aber zumindest erkennt das Gerät die Peaks
- Wir brauchen "grad mal" 10 Messwerte pro Sekunde, diese sollten aber 
dann möglichst genau sein
- Der uC wird hinterher vie RS232 oder USB angebunden. RS232 ist schon 
im Messgerät und der PC-Software integriert, für USB spricht aber, dass 
es potentialfrei ist

Ich habe schon nach Referenzdesigns bei Analog Devices oder Linear 
Technology geschaut, aber das meiste ist mit 16Bit realisiert und hat 
auch nicht eine so hohe Auflösung.

Kennt ihr Referenzdesigns für AD-Wandler die über 6 Dekaden möglichst 
genau arbeiten oder önnt mir bei dem Aufbau helfen?

Will meinen Chef nicht nerven, daher mache ich das bei Euch :-)

Beste Grüße,
Thomas

von Erich (Gast)


Lesenswert?

Lieber Thomas,

bitte laß es bleiben, denn dir ist der Unterschied von

   >ist ein DA-Wandler
   >einen ca. 20 Jahre alten DA-Wandler ersetzen
und
   >unseres jetzigen AD-Wandlers schwankt um +/- 4uV
   >Eingangsspannung am ADC soll bipolar sein

offensichtlich noch nicht so ganz klar.

von Norminator (Gast)


Lesenswert?

AD oder DA?

Oder erst AD -> Verarbeiten(z.B. Filtern) -> DA ?

von LTC1043 (Gast)


Lesenswert?

Lad dir mal die APP Note 86 von Linear Technoilogies runter. Dies ist 
eines der Meisterstücke des leider verstorbenen Jim Williams.

http://www.linear.com/docs/4177

Wenn du den Text verstanden hast überlege dir nochmals ob du dein 
Vorhaben umsetzten willst/kannst.

Cheers

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

@Erich

Wo der eine oder andere den Schreibfehler bemerkt, bringst Du lieber 
wenig hilfreiche und unqualifizierte Kommentare, obwohl ich bereits 
erwähnte, dass ich nicht aus dem Hardwarebereich bin und es nur wegen 
einer Leerlaufphase versuchen will. Auch an Dich also die bitte: Lass es 
lieber bleiben und zieh Dich an was anderem hoch

@Norminator
Ich meine einen AD-Wandler, war ein Flüchtigkeitsfehler

@LTC1043
Danke für den Hinweis, ich werde mir die AppNote mal zu Gemüte führen

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Nachtrag:

Die AppNote behandelt einen DAC-Wandler... kennst ihr etwas ähnlich 
Gutes für ADC?

von citb (Gast)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> dann möglichst genau sein

Gibt es in der Elekronik nicht. WIE genau?

citb

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Ich meine einen AD-Wandler, war ein Flüchtigkeitsfehler

Ich würde mir in dem Fall bei den Forderungen den 28-Bit AD-Wandler 
3458A von Agilent kaufen. 1uV Rauschen in dem Meßbereich zu erreichen 
ist ansonsten sehr aufwendig. Die +/-4 uV sind schon mal gar nicht so 
schlecht bei 10 Messungen / s.

Wenn Du tatsächlich selbst bauen willst würde ich mir mal die AN260 von 
NS anschauen. Wenn du dort die Z-Dioden durch LTZ1000A ersetzt und die 
OP-Amps durch rauschärmere Äquivalente hättest Du mit einem 
entsprechenden Vorverstärker eine Chance unter 1 ppm zu kommen.

Gruß Anja

von Juju (Gast)


Lesenswert?

Seit wann ist USB potentialfrei?

von Norminator (Gast)


Lesenswert?

Schau dir mal den LTC2440 an.

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Norminator schrieb:
> Schau dir mal den LTC2440 an.

Er will +/-1V messen der LTC2440 kann nur Differenzen zwischen 0 und 5V. 
Wobei der TE noch nicht gesagt hat ob das Signal Massebezogen oder von 
einer Meßbrücke ist.

Gruß Anja

von Harald Wilhelms (Gast)


Lesenswert?

Thomas schrieb:

> - Wir wollen möglichst unabhängig sein und somit keine fertigen Lösungen
> kaufen => selbst bauen

Einen AD-Wandler mit der geforderten Genauigkeit selbst zu bauen,
ist praktisch unmöglich. Nur wenn die Bauteile alle auf einer
einzigen Siliziumscheibe liegen, bekommst Du die erforderliche
bereinstimmung der Kennwerte der Bauelemente. Zum Glück gibt es
genügend fertige ICs, die Deine Forderungen zumindest zum Teil
erfüllen. Dein "Gehirnschmalz" kannst Du dann verwenden, um
Dein IC vorne und hinten genauer anzupassen.
Gruss
Harald

von Marcus (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

das bisher gesagte (geschriebene) kann ich nur unterstützen. Es ist 
leider nicht so, das man einfach einen ADC aus der Schublade holt, ihn 
auf die Platine lötet und die Schaltung dann das macht was sie soll... 
schon gar nicht bei 24 Bit.. Die OPV´s vor dem ADC zur 
Messwertaufbereitung / Pufferung auf 1uV über den gesamten 
Arbeitstemperaturbereich stabil zu bekommen ist schon eine Kunst.. Genau 
so wie die Referenzspannung. Die muß genau so gut oder besser als die 
kleinste Auflösung sein. Das Layout mit den getrennten Massen für den 
Analog und den Digitalteil so zu gestalten das dir die Digitalsignale 
nicht in den Eingang koppeln ist auch nicht ohne ausreichend Erfahrung 
zu machen. Das Takt-Signal für den ADC muß sehr überschwingungsarm und 
möglichst ohne Jitter sein... Alles Sachen die auch eine gehörige 
Erfahrung in Messtechnik voraussetzen wenn es an die Fehlersuche geht. 
An das Design von ADC Schaltungen muß man sich langsam rantasten. Kann 
da aus eigener Erfahrung sprechen da ich in den ersten Jahren als 
Entwickler auch so manches Board nach dem Bestücken und Testen in die 
Bastelschublade geschmissen hab... Also APPNotes der gängigen Hersteller 
lesen, lesen , lesen und mit weniger Bit anfangen und lernen, lernen 
lernen... Dabei alles an Messmitteln der Firma um sich aufbauen und 
schauen was die Schaltungen machen.. Auch mal den Lötkolben in die Nähe 
des Referenzspannung erzeugenden Ic´s halten.. aber nicht erschrecken..

Gruß
Marcus

von Oktoberfestbesucher (Gast)


Lesenswert?

Marcus schrieb:
> Genau
> so wie die Referenzspannung. Die muß genau so gut oder besser als die
> kleinste Auflösung sein.

Mit verlaub, das ist kompletter Unsinn!

von Uwe (Gast)


Lesenswert?

Also wenn du noch nie eine Analogschaltung mit Operationsverstärkern und 
AD-Wandlern entwickelt und hast schätze ich so ca. 1,5-2 Jahre dann wird 
die Schaltung in betrieb gehen un d warscheinlich so 3ppm Genauigkeit 
haben.
Halte dich an Referenzdesigns und deinem Chef und Appnotes die du nicht 
verstehen wirst, dann könnte es was werden.

von Harald Wilhelms (Gast)


Lesenswert?

Marcus schrieb:
> Hallo,
>
> das bisher gesagte (geschriebene) kann ich nur unterstützen. Es ist
> leider nicht so, das man einfach einen ADC aus der Schublade holt, ihn
> auf die Platine lötet und die Schaltung dann das macht was sie soll...

Bis 12 Bit geht das mit einem 7109 mit erstaunlich geringem Aufwand.
Jedes Bit mehr lässt den Aufwand aber exponentiell steigen...
Gruss
Harald

von Timm T. (Gast)


Lesenswert?

Das größte Problem dürfte sein, exakt die in der AppNote auf Seite 45 
dargestellte Keksdose als Abschirmung zu bekommen. Ohne die wird diese 
Genauigkeit nie erreicht. Und ob es da eine gewöhnliche Dose "Dänische 
Butterkekse" tun...?

von Marcus (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

Oktoberfestbesucher schrieb:
>> Genau
>> so wie die Referenzspannung. Die muß genau so gut oder besser als die
>> kleinste Auflösung sein.
>
> Mit verlaub, das ist kompletter Unsinn!

Wenn ich 1V mit einer Genauigkeit von 1uV auflösen möchte und meine 
Referenz läuft um 10uV davon gibt es wohl Messfehler oder ??

Gruß
Marcus

von nicht "Gast" (Gast)


Lesenswert?

Marcus schrieb:
>>> so wie die Referenzspannung. Die muß genau so gut oder besser als die
>>> kleinste Auflösung sein.
>>
>> Mit verlaub, das ist kompletter Unsinn!
>
> Wenn ich 1V mit einer Genauigkeit von 1uV auflösen möchte und meine
> Referenz läuft um 10uV davon gibt es wohl Messfehler oder ??

Du schriebst "Auflösung"....

von Harald Wilhelms (Gast)


Lesenswert?

nicht "Gast" schrieb:
> Marcus schrieb:
>>>> so wie die Referenzspannung. Die muß genau so gut oder besser als die
>>>> kleinste Auflösung sein.
>>>
>>> Mit verlaub, das ist kompletter Unsinn!
>>
>> Wenn ich 1V mit einer Genauigkeit von 1uV auflösen möchte und meine
>> Referenz läuft um 10uV davon gibt es wohl Messfehler oder ??
>
> Du schriebst "Auflösung"....

Ja, "auflösen" wird sich wohl der Gedanke, mal schnell einen
ADC mit 1uV Genauigkeit entwickeln zu können...
Gruss
Harald

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Timm Thaler schrieb:
> Das größte Problem dürfte sein, exakt die in der AppNote auf Seite 45
> dargestellte Keksdose als Abschirmung zu bekommen. Ohne die wird diese
> Genauigkeit nie erreicht. Und ob es da eine gewöhnliche Dose "Dänische
> Butterkekse" tun...?

Das konnte ich vor einigen Tagen verifizieren:

Definitiv geht es bei der Schaltung auch genauso exakt mit einer Dose 
dänsischer Butterkekse, leer, gereinigt.

Ebenso exakt die schwedische Keksdosenvariante, in jedem IKEA Kaufhaus 
im Shop erhältlich.

Allerdings sind in beiden Fällen die Kekse nicht so schmackhaft wie 
diejenigen aus der Appnote.

Definitiv.

von Timm T. (Gast)


Lesenswert?

Mit den Keksdosen von IKEA wäre ich zur Zeit vorsichtig. Vor allem an 
der Kasse nicht sagen, dass man da was Elektrisches reinbauen will...

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> nicht "Gast" schrieb:
>> Marcus schrieb:
>>>>> so wie die Referenzspannung. Die muß genau so gut oder besser als die
>>>>> kleinste Auflösung sein.
>>>>
>>>> Mit verlaub, das ist kompletter Unsinn!
>>>
>>> Wenn ich 1V mit einer Genauigkeit von 1uV auflösen möchte und meine
>>> Referenz läuft um 10uV davon gibt es wohl Messfehler oder ??
>>
>> Du schriebst "Auflösung"....
>
> Ja, "auflösen" wird sich wohl der Gedanke, mal schnell einen
> ADC mit 1uV Genauigkeit entwickeln zu können...
> Gruss
> Harald

Der ADC an sich ist nicht das Problem, da gibt's genügend von der Stange 
mit denen das machbar wäre, Referenz wird schon schwieriger LTZ1000(A), 
beim drumherum allerdings fast unmöglich...
da man "nur" ein DMM bräuchte, das besser ist als das 3458a...(das hat 
in dem Bereich "nur" eine spezifizierte Genauigkeit von +-3.6 ppm der 
Anzeige + 0.3 ppm des Bereichs (90 Tage)) oder Flukes 8508A (+-1.4 ppm + 
0.2 ppm 90 Tage).

von Reinhard Kern (Gast)


Lesenswert?

Arc Net schrieb:
> Der ADC an sich ist nicht das Problem, da gibt's genügend von der Stange
> mit denen das machbar wäre

Hallo,

ihr lest alle die Frage nicht (ist ja auch schon so weit oben): kaufen 
will er nix.

Nun ja, ich habe auch schon 30 Jahre nichts mehr selbst am Auto gemacht, 
aber wenn mir so langweilig ist wie dem Fragesteller, baue ich mir mal 
schnell einen Formel1-Boliden, selbstverständlich nur aus 
selbstentwickelten Teilen.

Im Klartext: einen 20bit-ADC-Wandler diskret aufzubauen ist genauso eine 
Schnapsidee wie einen ARM-Prozessor aus Einzeltransistoren.

Gruss Reinhard

von Andreas K. (derandi)


Lesenswert?

Lasst ihn doch mal machen, mich würde interessieren wie nah er an sein 
Ziel heran kommt. Erreichen wird er es sicher nicht im ersten Anlauf und 
eventuell auch garnicht, aber ne gute Übung wirds allemal.

Linear-Technology hält Beispielsweise einen durchaus reichhaltigen 
Fundus an Appnotes bereit, da sollte der Deliquent sich mal einlesen.
Ich werd ihm jetzt aber nicht zeigen wo er die findet, wenn er schon zu 
faul ist auf der Homepage nachzusehen hat er sich sowieso das falsche 
Projekt vorgenommen.

von Harald Wilhelms (Gast)


Lesenswert?

Reinhard Kern schrieb:

> Im Klartext: einen 20bit-ADC-Wandler diskret aufzubauen ist genauso eine
> Schnapsidee wie einen ARM-Prozessor aus Einzeltransistoren.

Mit der richtigen Keksdose ist das alles doch kein Problem mehr.
:-)
Gruss
Harald

von Reinhard Kern (Gast)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> Mit der richtigen Keksdose ist das alles doch kein Problem mehr.

Für mich kommt sowas nicht mehr in Frage, mein Arzt hat mir wegen 
beginnender Diabetes Kekse verboten. Vielleicht bin ich jetzt wirklich 
zu alt für moderne Elektronik. Aber vielleicht zählt das als 
Berufsunfähigkeit?

Gruss Reinhard

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

erst mal vielen Dank für die rege Teilnahme...
der eine oder andere ist aber echt nicht ganz bei der Sache, dazu einige 
herablassende Kommentare, das brauch ich nu wirklich nicht.

1) Wer hat behauptet, dass ich "das mal eben schnell machen will"?
Ich habe lediglich gesagt, dass ich mich daran versuchen möchte, da bei 
mir momentan oft Stillstand herrscht. Ich such mir halt ne Aufgabe. 
Letzten Endes wird mein Chef die Hardware entwerfen

2) Wer hat behauptet, dass ich die Aufgabe lösen will?
Ich will mich einfach da ein wenig einarbeiten. Wie weit ich so komme, 
oder wie gut bzw. schlecht das Ergebnis wird ist gar nicht von Belang.

3) Ich will keinen IC bauen, sondern keine fertigen Gesamtlösungen. 
Natürlich wird der IC gekauft.

@Reinhard Kern:
Mach Dich ruhig lustig. Bist bestimmt schon mit allwissender Begabung 
zur Welt gekommen und hast nichts jemals zum ersten Mal gemacht

@Andreas K.:
Nicht anderes zu tun, um Dich aufzubauen?


Dem Rest: Danke schön.
Vor allen denen, die sich nicht selbst auf die Schulter klopfen, sondern 
unterstützen

Gruß,
Thomas

von jonas biensack (Gast)


Lesenswert?

Die Idee find ich gut. Aber mal ne Frage: Was hasten für 
Referenz-Messgeräte?
Den ultimativen Super-Adc wollte ich auch schon mal entwickeln, kam aber 
letzendlich immer wieder zum dem Problem - womit das Ganze nachmessen, 
wie verifizieren? Selbst beim 16 bit ADC wird es schon schwierig.
Um dir mal klar zu machen in welchen Dimensionen wir uns gerade 
befinden, versuch dir mal vorzustellen: Jedes elektronische Bauteil 
rauscht, selbst ein einfacher Widerstand.
http://www.beis.de/Elektronik/Nomograms/R-Noise/ResistorNoise.html

Dir stellt sich also die Aufgabe dein Design so zu entwickeln, dass die 
Summe der einzelnen Raschspannungen deine geforderten 1uV nicht 
übertrifft - sogar weit darunter liegen muss. Nur um mir und dir dass 
nochmal klar zu machen ;)
Also wenn überhaupt - hochintegriertes Bauteil; so gut wie null externe 
Beschaltung; perfekte Spannungsversorgung; viel Zeit und was zum 
Nachmessen.

Ich bleib mal hier...

Gruß Jonas

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

Also eines versteh ich noch nicht so ganz...

warum ist das ein Super-ADC? Wieso wird er mit nem Formel1-Wagen 
verglichen?

Wenn es doch so megaschwer ist eine Auflösung über 6 Dekaden 
hinzubekommen, wieso bauen die Hersteler dann 20, 24, 28 Bit ADC's wenn 
ich doch wieder den Großteil der hinteren Bits wegschmeissen kann?

Will meinen: Irgendwie muss es doch gelingen, eine Schaltung zu bauen, 
bei der man 21-22 Bits nutzen kann, dann erreicht man doch die Auflösung 
oder nicht?
Immerhin steht hier ein solches Gerät, es ist nur zu groß. Ich habe es 
ja im Betrieb gesehen und die Basislinie zittert nur um wenige uV.

Referenzmessgeräte? Weiss nicht genau, was hier so rumsteht, aber ich 
denke mal, dass es gute Instrumente sind. Immerhin haben meine Chefs 4 
Jahrzehnte Erfahrung bei der Entwicklung von Messgeräten.

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Also eines versteh ich noch nicht so ganz...
>
> warum ist das ein Super-ADC? Wieso wird er mit nem Formel1-Wagen
> verglichen?
wie schon geschrieben: um das Potential auszunutzen brauchst du eine 
höchstwertige Umgebung, sprich hochstabile Widerstände, extrem gute 
Referenzen und so weiter. Nicht jeder Sonntagsfahrer kann einen 
Formel1-Wagen steuern.
>
> Wenn es doch so megaschwer ist eine Auflösung über 6 Dekaden
> hinzubekommen, wieso bauen die Hersteler dann 20, 24, 28 Bit ADC's wenn
> ich doch wieder den Großteil der hinteren Bits wegschmeissen kann?
Beispielsweise wird Oversampling genutzt, also ein Wert wird 10mal in 
Folge gemessen und dann der Mittelwert gebildet. So verringert man das 
Rauschen ein wenig.
> Will meinen: Irgendwie muss es doch gelingen, eine Schaltung zu bauen,
> bei der man 21-22 Bits nutzen kann, dann erreicht man doch die Auflösung
> oder nicht?
> Immerhin steht hier ein solches Gerät, es ist nur zu groß. Ich habe es
> ja im Betrieb gesehen und die Basislinie zittert nur um wenige uV.
jo, kann man durchaus, es gibt ja einige Spannungsmesser mit 6 Stellen 
Auflösung und mehr. Aber schau dir einmal an, was die für Toleranzen im 
Vergleich zur Auflösung haben. Außerdem misst du in diesen Bereichen 
sehr viel Mist.

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Also eines versteh ich noch nicht so ganz...
>
> warum ist das ein Super-ADC? Wieso wird er mit nem Formel1-Wagen
> verglichen?
>
> Wenn es doch so megaschwer ist eine Auflösung über 6 Dekaden
> hinzubekommen, wieso bauen die Hersteler dann 20, 24, 28 Bit ADC's wenn
> ich doch wieder den Großteil der hinteren Bits wegschmeissen kann?

Diese Auflösung zu erreichen geht schon z.B.:
AD7190 RMS-Noise @ (10 Hz, Gain 1) = 330 nV
(nur Verstärkungen von 1, 8, 16, 32, 64 und 128 möglich)
CS5534-BS RMS-Noise @ 15 Hz, Gain 4 = 37 nV VRef = 5V
ADS1254 RMS-Noise @ 15 Hz, Gain 4 = 169 nV, VRef = 5V
Diese sind zwar in realen Schaltungen erreichbar, aber hier mehr oder 
weniger sinnlos, wenn es tatsächlich um die Genauigkeit geht
Kalibrierungsmöglichkeiten der ADCs
ADS1254: keine interne oder System Offset und Full-Scale-Kalibrierung 
muss vollständig extern gemacht werden -> größere Fehler
CS5534: interne Offset/Gain-Kalibrierung nur für Gain=1, 
Systemkalibrierung möglich
AD7190: sowohl interne als auch System-Kalibrierung möglich.
Die Fehler liegen danach bestenfalls in der Größenordnung des Rauschens 
bzw. darunter, wenn man mehrere Kalibrierungen/Messungen mittelt.
Bleibt grob vereinfacht (Thermospannungen, Temperatur- und Langzeitdrift 
etc. pp. alles nicht berücksichtigt) nur noch die absolute Genauigkeit 
der Spannungsreferenz. Und diese ist fast nicht machbar s.o. bzw. DMM 
Fluke 8508A 1)
90 Tage 1.8 ppm Reading + 0.25 Range bei 2 Volt sind das 3.6 uV + 0.5 uV 
= 4.1 uV
Referenzspannung z.B. Wavetek 4910 2)
90 Tage Stabilität bei 1V 1.5 ppm = 1.5 uV
D.h. man bräuchte ein Josephson Array als Referenz 3)

> Will meinen: Irgendwie muss es doch gelingen, eine Schaltung zu bauen,
> bei der man 21-22 Bits nutzen kann, dann erreicht man doch die Auflösung
> oder nicht?

Auflösung ja, Genauigkeit (für diesen Spannungsbereich), nicht mit 
"Hausmitteln" (bei einer ratiometrischen Messung sähe es etwas besser 
aus)

1) http://assets.fluke.com/datasheets/8508A_Extended_Specs_Rev_C.pdf
2) http://www.helmut-singer.de/stock/-1517728670.html
3) 
http://www.hypres.com/products/primary-voltage-standard-system-with-ccr-closed-cycle-refrigerator/#Performance
http://www.prema.com/D/JVSe.htm

von Tilo (Gast)


Lesenswert?

Thomas, du sagst selbst, dass du von Analogtechnik keine Ahnung hast. 
Das ist OK. Dann nimm aber bitte die Kritik von den alten Hasen hier 
ernst. Du wirst anderen vor, arrogant zu sein. Arrogant ist es aber, von 
nichts eine Ahnung zu haben, dafür aber alles besser wissen zu wollen. 
Darüber solltest du dir Gedanken machen.

Auch wenn du dich nur dran versuchen willst, mit deiner jetztigen 
Strategie wirst du nur an die Wand fahren.

Setzte dich mit dem Thema auseinander, ließ Application Notes und 
versuche sie zu verstehen. Wenn du etwas nicht verstehst, frag hier 
nach. Hier sind viele, von denen ich auch schon einiges lernen konnte, 
die dir gerne helfen.

> Wenn es doch so megaschwer ist eine Auflösung über 6 Dekaden
> hinzubekommen, wieso bauen die Hersteler dann 20, 24, 28 Bit ADC's wenn
> ich doch wieder den Großteil der hinteren Bits wegschmeissen kann?
Weil man damit immer noch eine höhere Auflösung hat mit einem 16Biter 
hat und man mit der richtigen Signalverarbeitung noch ein paar Bits 
herausholen kann. Schau dir ein Datenblatt von einem ADC mit hoher 
Auflösung an (SNR), dann wirst du es selbst sehen.

> Will meinen: Irgendwie muss es doch gelingen, eine Schaltung zu bauen,
> bei der man 21-22 Bits nutzen kann, dann erreicht man doch die Auflösung
> oder nicht?
Klar geht das, da gehört aber sehr viel Erfahrung und auch 
Digitaltechnik dazu.

> Immerhin steht hier ein solches Gerät, es ist nur zu groß. Ich habe es
> ja im Betrieb gesehen und die Basislinie zittert nur um wenige uV.
Das Gerät ist so groß, weil dort mehr als nur ein ADC drin steckt.

> Referenzmessgeräte? Weiss nicht genau, was hier so rumsteht, aber ich
> denke mal, dass es gute Instrumente sind. Immerhin haben meine Chefs 4
> Jahrzehnte Erfahrung bei der Entwicklung von Messgeräten.
Wenn du das Know How direkt vor Ort hast, warum fragst du nicht mal 
einen von Ihnen? Im Gespräch lässt sich vieles leichter verstehen.

von Marcus (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

Thomas schrieb:
> Wenn es doch so megaschwer ist eine Auflösung über 6 Dekaden
> hinzubekommen, wieso bauen die Hersteler dann 20, 24, 28 Bit ADC's wenn
> ich doch wieder den Großteil der hinteren Bits wegschmeissen kann?
>
> Will meinen: Irgendwie muss es doch gelingen, eine Schaltung zu bauen,
> bei der man 21-22 Bits nutzen kann, dann erreicht man doch die Auflösung
> oder nicht?

das ist schon machbar mit den vielen Bits. Wenn man eine Wechselspannung 
z.B. ein NF-Signal in einem guten Audio-Recorder (z.B. Firma Roland) 
digitalisiert, dann wird ein eventueller Gleichspannungsanteil am 
Eingang eh mit Kondensatoren entkoppelt. Die machen echte 24Bit. Anders 
ist das wenn man die 24 Bit bei einer Gleichspannungsmessung haben 
möchte.
Das wird schon recht aufwendig.

Gruß
Marcus

von Arc N. (arc)


Lesenswert?

Marcus schrieb:
> das ist schon machbar mit den vielen Bits. Wenn man eine Wechselspannung
> z.B. ein NF-Signal in einem guten Audio-Recorder (z.B. Firma Roland)
> digitalisiert, dann wird ein eventueller Gleichspannungsanteil am
> Eingang eh mit Kondensatoren entkoppelt. Die machen echte 24Bit.

Nein, kein einziger Audio-ADC kommt da auch nur ansatzweise ran.
Das SINAD müsste dann bei 146.24 dB liegen
http://www.akm.com/prod-adc.asp bestenfalls 110 dB SINAD = 18 ENOBs, 
ebenso TIs PCM4222 oder die Teile von Wolfson oder Cirrus

SINAD = 20 log (S/(N+D))
ENOB = (SINAD - 1.76) / 6.02

Die oben erwähnten ADCs erreichen dagegen alle 23 ENOBs

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Arc Net schrieb:
> Diese Auflösung zu erreichen geht schon z.B.:
> AD7190 RMS-Noise @ (10 Hz, Gain 1) = 330 nV
> (nur Verstärkungen von 1, 8, 16, 32, 64 und 128 möglich)
> CS5534-BS RMS-Noise @ 15 Hz, Gain 4 = 37 nV VRef = 5V
> ADS1254 RMS-Noise @ 15 Hz, Gain 4 = 169 nV, VRef = 5V
> Diese sind zwar in realen Schaltungen erreichbar, aber hier mehr oder
> weniger sinnlos, wenn es tatsächlich um die Genauigkeit geht
> Kalibrierungsmöglichkeiten der ADCs
> ADS1254: keine interne oder System Offset und Full-Scale-Kalibrierung
> muss vollständig extern gemacht werden -> größere Fehler
> CS5534: interne Offset/Gain-Kalibrierung nur für Gain=1,
> Systemkalibrierung möglich
> AD7190: sowohl interne als auch System-Kalibrierung möglich.
> Die Fehler liegen danach bestenfalls in der Größenordnung des Rauschens
> bzw. darunter, wenn man mehrere Kalibrierungen/Messungen mittelt.
> Bleibt grob vereinfacht (Thermospannungen, Temperatur- und Langzeitdrift
> etc. pp. alles nicht berücksichtigt) nur noch die absolute Genauigkeit
> der Spannungsreferenz. Und diese ist fast nicht machbar s.o. bzw. DMM

Hallo Arc,

Du scheinst richtig Erfahrung zu haben.
Derzeit verwende ich einen LTC2400 0..5V Eingang mit 100 mV verwertbarem 
Overrange mit LTC1043 2:1 hochpräziser Spannungsteiler um 7-10V 
Spannungen mittels temperaturkompensierter 5V-Referenz zu messen.

Allerdings ist mir das Rauschen viel zu hoch.
Bei meinen Recherchen bin ich ebenfalls auf den AD7190 sowie den LTC2440 
und ADS1255 gestoßen.

Weißt Du welcher von diesen ADCs sich auch unipolar mit 0..5V Eingang 
betreiben läßt bzw. gibt es irgendwelche Applikationen hierzu?
Ich habe nämlich keine Lust mir die Genauigkeit durch irgendwelche 
Widerstandsteiler zu zerstören.

Gruß Anja

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.