Hallo! Ich spiele mit dem Gedanken einen true LogAmp (LOG101 von BurrBrown) einzusetzen. Dieser soll die Dynamik eines Sensorsignales verkleinern, damit ich es besser (Ausnützung der Full Scale Range) mit einem 24-Bit Sigma-Delta ADC für einen DSP digitalisieren kann. Die Log Funktion soll anschliessend im DSP wieder zurück gerechnet werden und das Signal "normal" verarbeitet werden. Theoretisch sollte das ganze eigentlich sehr gut funktionieren. Jedoch habe ich keinerlei Erfahrung was den praktischen Einsatz solcher Amps angeht. Unglücklicherweise habe ich im Netz auch nicht viel zu diesem Thema gefunden. Man findet tonnenweise Material über optische Absortionsmessungen, wofür diese Amps wohl häufig eingesetzt werden. Ich sehe das hauptproblem in der passenden Beschaltung und der Genauigkeit dieser Amps. Die meisten haben Stromeingänge von 1nA bis 1mA o.ä. D.h. ich müsste mein Messsignal (Spannungssignal) in einen entsprechenden kleinen Strom wandeln. Hier habe ich so meine Zweifel ob das klug ist. Verlagere ich mein Messsignal in so einen tiefen Strombereich bin ich doch dann extrem empfindlich auf eingekoppelte Störströme bzw. schon vorhandene Rauschsströme. Das erscheint mir als gewichtiger Nachteil. Der recht grosse Fehler dieser LogAmps kommt noch dazu. Bin ich total auf dem Holzweg oder macht es tatsächlich Sinn solche LogAmps vor einem ADC einzusetzen? Bzw. wird das tatsächlich heute noch gemacht? Villeicht noch zum Hauptproblem: Ich habe ein Sensorsignal, welches bei einer bestimmten Frequenz (tief, z.b. typish 33 Hz, max. 250 Hz)) einen Anteil aufweist, der interessiert. Nun hat das Signal aber auch noch Komponentne mit Amplituden die z.B. 10 fach so gross sind (Störungen eines FU bei 680 Hz). Das Nutzsignal soll nun mit einem digitalen Bandpasss vom Rest getrennt werden. Dieser Teil ist nicht das Problem. Das Problem ist jedoch, dass ich das Sensorsignal nicht ausreichend verstärken kann, um den Nutzanteil ausreichend genau aufzulösen, da dann der Störanteil den Verstärker in die begrenzung treibt. Möglichkeiten sind nun, entweder den Störanteil durch ein analoges Filter entfernen (eher unerwünscht) oder eben das Signal entsprechneden komprimieren, digitialisieren, expandieren, filtern et voilä. Ich hoffe das war verständlich und es findet sich jemand, der einwenig Erfahrung mit diesen LogAmps hat. Vielen Dank!
Es gibt drei Gründe die gegen den LogAmp sprechen. 1. Du hast schon einen hoch auflösenden 24bit-ADC 2. Du hast kein Strom- sondern ein Spannungssignal. 3. Die Bandbreite des LogAmps ist indiskutabel lausig bei kleinen Strömen. Zusammenfassung: Ich finde keinen Grund der in deiner Anwendung für den Einsatz eines LogAmp spricht. Ehrlich gesagt sind die LogAmps so etwas wie die Dinosaurier der Elektronik. Sie sind hoch spezialisiert auf ganz wenige Anwendungen. In 99,999% der Anwendungen bringen sie mehr Nachteile als Vorteile. Da spendiert man heutzutage das Geld besser in einen sehr guten ADC.
Vielen Dank für deine Antwort. In diesem Falle würdest du die andere Lösungsvariante vorschlagen? Steiles analoges Filter, dass alles ausserhalb des Nutzfrequenzbereiches (5Hz - 250Hz) abtrennt? Der hochauflösende ADC bringt mir ja insofern nichts, da die Störamplitude einiges grösser (5-10 fache amplitude) ist als das Nutzssignal und ich somit nur wenig verstärken kann, bis der Verstärker an die Rails kommt. Was dann wiederum dazu führt, dass ich die FSR des ADC fast gar nicht ausnützen kann. Die Grundidee der DSP Lösung war es ja gerade, die Anforderung an analoge Filter zu minimieren bzw. diese ganz wegzulassen. Es scheint jedoch, dass dies anscheinend doch nicht möglich ist.
ADC schrieb: > Villeicht noch zum Hauptproblem: Ich habe ein Sensorsignal, welches bei > einer bestimmten Frequenz (tief, z.b. typish 33 Hz, max. 250 Hz)) einen > Anteil aufweist, der interessiert. Nun hat das Signal aber auch noch > Komponentne mit Amplituden die z.B. 10 fach so gross sind (Störungen > eines FU bei 680 Hz). Das Nutzsignal soll nun mit einem digitalen > Bandpasss vom Rest getrennt werden. Ich würde ich analog filtern bzw. vorfiltern.
Der Log-Amp ruiniert deine Genauigkeit. Er ist wesentlich schlechter als 24 bit.
Der log Amp hat nur begrenzte Genauigkeit. Da sind die Fehler und das Rauschen größer als wenn das Signal direkt an den 24 Bit AD geht - auch wenn da die Amplitude des Nutzsignal nur sehr klein ist. Gerade wenn das Störsignal so groß ist, gibt der log.Amp Probleme, denn dann bestimmt das Störsignal die Skalierung. Dazu kommt noch das Problem mit negativen Werten. Ein Logamp wäre ggf. richtig wenn das Nutzsignal selber eine sehr große Dynamik hat, etwa bei Leckstömen, die irgendwo zwischen ein paar fA und µA liegen, je nach Temperatur. Dann aber auch eher mit einem 12 Bit AD dahinter. Ein analoger Filter kann helfen muss aber nicht besonders steil sein - kleine Veränderungen des Nutzsignal kann der DSP ggf. kompensieren. Wenn die Störfrequenz relativ fest liegt, hilft ggf. eine Bandsperre für die eine Frequenz mehr als ein Bandpass für das Nutzsignal. So lange das Störsignal nur 10 mal größer ist, geht es auch noch ohne großen analogen Filter gehen - den braucht man ggf. wenn das Störsignal mehr als 1000 mal größer ist.
Wie wäre es denn das zu messende Signal mit einem Synchrondemodulator zu demodulieren und nur noch die eigentliche Messgröße zu verstärken und zu erfassen? Es macht doch keinen Sinn die in der Amplitude wesentlich größere Störung, die ja eh keinen Beitrag zur Messgröße liefert, mit zu messen und dann einen ADC mit übertrieben großem Dynamikbereich zu verwenden? Vielleicht kommst du so ja auch mit einem 8-12bit ADC aus? branadic
Ein höher auflösender AD und dann ein DSP zur digitalen Filterung ist schon keine so schlechte Lösung. Auch die moderneren Lockin-verstärker machen das so - zumindest in dem Frequenzbereich.
Ulrich schrieb: > Ein höher auflösender AD und dann ein DSP zur digitalen Filterung ist > schon keine so schlechte Lösung. Bevor ich ein 24bit-ADC-System realisieren würde, würde ich mir überlegen, ob es nicht sinnigere Altertiven gibt. Synchrondemodulation ist bspw. eine solche. Lockin-Verstärker wären auch eine, wenngleich ich die Anfrage so verstanden habe, dass das Signal noch deutlich auf dem Träger zu sehen ist. Mit einem 24bit ADC allein ist es längst nicht getan und man reißt eine riesen Baustelle auf (Referenz, Spannungsversorgung, Schaltungskonzept, Layout/Leiterplattendesign, Schirmung/Gehäusedesign, Temperaturstabilität), die wahrscheinlich gar nicht nötig wäre. Ich persönlich würde einen weg beschreiten, mit dem ich mir diesen Aufwand nicht geben müsste. Aber lass dich nicht aufhalten, die Gefahr auf die Nase zu fallen ist aber bitte nicht zu verschweigen. branadic
ADC schrieb: > Der hochauflösende ADC bringt mir ja insofern nichts, da die > Störamplitude einiges grösser (5-10 fache amplitude) ist als das > Nutzssignal und ich somit nur wenig verstärken kann Bei einem 24-bit ADC bleiben dir noch 20,6 .. 21,6 Bit für dein Nutzsignal. Wie sauber ist denn dein Nutzsignal überhaupt?
So ein LogAmp dient der Dynamikkompression. Es geht bei den dazu passenden Anwendungsfällen darum, über einen weiten Amplitudenbereich, ohne Sprünge durch Bereichsumschaltungen, QUALITATIVE (!) Aussagen zu bekommen. Bei Spektrum-Analysatoren will man z.B. wissen, wie gut mögliche Störprodukte etc. unterdrückt werden. Man will sehen, ob ihr Pegel 1/100, 1/2000, oder 1/1000000 des Nutzsignals ist. Es ist wurscht, ob sie 491,75-fach, oder 491,76-fach kleiner sind, wenn 1/500 gefordert ist. Was aus einem LogAmp herauskommt, ist für einen 10 Bit-ADC angemessen. LOG101 LOG CONFORMITY ERROR: (5 decades) 0.01...0.2%
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