Hallo, gestern in der Uni (ich habe dort eine HiWi Tätigkeit) wurde uns
von Unserem Professor aufgetragen die Auflösung der ADCs zu verbessern
(125MSPS, 16 Bit AD9265). WIr brauchen die MSPS zahl wegen relativ hohen
Frequenzen (ca 20. MHz). Er wollte nun, dass wir eine bessere Auflösung
bekommen, so ca 24 Bit. Es kam zur Sprache, dass zur Zeit dafür keine
geeigneten ADCs verfügbar sind. Mit 24Bit ist zur Zeit das Maximum bei
4MSPS. Er meinte dann, wir sollen einfach 2 ADCs nehmen und diese in
Reihe schalten und hätten dann 32 Bit bzw. effektiv ca 30^^. Von so
einer Verfahrensweise habe ich noch nie etwas gehöt und kann mir auch
überhaupt nicht vorstellen wie das funktionieren soll. Man müsste ja
quasi das, was der 1. ADC an Spannung einliest abschneiden, und den rest
so verstärken dass er auf den 2. Passt. aber das bekommt man doch
niemals so exakt hin, dass es wirklich was an der Auflösung verbessern
würde. Vorallem der Noise durch die Verstärkung der LSB^^.
Hat jemand schonmal etwas über ein solches Verfahren gelesen oder
existiert Literatur von sows?
Ich habe auf einer Messe mal mit einem Mitarbeiter von LeCroi gesprochen
wie sie auf 16 GSPS kommen. Die haben mehrere DACs parrallel geschaltet
und mit Phasenversetztem CLK ausgelesen. Aber in Reihe hatten die auch
nichts...
Gruß
Tobias schrieb:> Er meinte dann, wir sollen einfach 2 ADCs nehmen und diese in> Reihe schalten und hätten dann 32 Bit bzw. effektiv ca 30^^.
Dein Prof. hat entweder einen Clown gefrühstückt, oder er hat nicht mehr
alle Latten am Zaun.
Magnus M. schrieb:> Dein Prof. hat entweder einen Clown gefrühstückt, oder er hat nicht mehr> alle Latten am Zaun.
und wieder ein herrlich konstruktiver Beitrag.
latte schrieb:> Magnus M. schrieb:>> Dein Prof. hat entweder einen Clown gefrühstückt, oder er hat nicht mehr>> alle Latten am Zaun.>> und wieder ein herrlich konstruktiver Beitrag.
Ausnahmsweise ist der Beitrag konstruktiver als Deiner ;-)
Prima Vergleich mit einem Auto:
Ich möchte gerne 500km/h schnell fahren können, die gängigen guten Autos
können aber nur 250km/h. Also nehme ich zwei, mit dem ersten fahre ich
die ersten 250 km/h schnell, den zweiten packe ich oben drauf und fahre
damit dann auch die fehlenden 250km/h. Somit hat man die geforderte
500km/h erreicht.
Man braucht dazu noch einen DAC.
Ein ADC wandelt die höherwertigen Bits und gibt das auf den DAC.
Die DAC-Spannung wird dann vom Signal abgezogen und auf den 2. ADC
gegeben.
Das Ganze ist allerdings in die eigene Tasche lügen, denn die ADCs/DACs
sind bestenfalls auf ein Bit genau.
Man könnte die unteren 16 Bits auch auswürfeln, der Unterschied dürfte
gering sein.
Peter
Tobias schrieb:> Er meinte dann, wir sollen einfach 2 ADCs nehmen und diese in> Reihe schalten und hätten dann 32 Bit bzw. effektiv ca 30^^. Von so> einer Verfahrensweise habe ich noch nie etwas gehöt und kann mir auch> überhaupt nicht vorstellen wie das funktionieren soll.
Haben wir auf der Uni auch gehört (Kaskadenkonverter), da wurde ein 5bit
ADC genommen, dieser Wert mit einem 5bit ADC dann abgezogen, verstärkt
(mit Faktor 32) und wieder mit 5bit gemessen.
Der ADC musste aber genauso wie der Verstärker deutlich besser sein als
die ADCs, mir scheint das war einfach akademisch gedacht alles.
Schau mal lieber nach interleaving bei ADCs, das ist das mit den
versetzten clocks, da bekommst die Samplerate hin.
Mit 24 schnellen Komparatoren und einer ausgemessenen R2R Referenz
könnten man einen solchen Flashwandler schon bauen - ist vermutlich
einfacher als 2 dafür ungeeignete ADCs zu kaskadieren.
Jetzt muss mir nur mal jemand erklären, wofür man sowas braucht.
Nicht bei 125MSPS. Das wird man nie und nimmer 30 Bit Auflösung hin
bekommen.
(Außer man hat ein dickes Budget und kann tatsächlich als Architekt
einen SI Chip designen)
Peter Dannegger schrieb:> Man braucht dazu noch einen DAC.> Ein ADC wandelt die höherwertigen Bits und gibt das auf den DAC.> Die DAC-Spannung wird dann vom Signal abgezogen und auf den 2. ADC> gegeben.
Dazu muss dann aber der DAC (und Differenzverstärker) mindestens die
geforderten 24Bit an Genauigkeit haben. 12 Bit Auflösung reichen
dagegen.
Wenns 24Bit Genauigkeit sein sollen müsste der DAC so 26 Bit Genauigkeit
liefern.
Wenns nur 24Bit AUFLÖSUNG sein sollen kannst auch kaskadieren (oder
Würfeln). Die Genauigkeit bleibt dann halt bei den ca. 14 Bit des ersten
Wandlers. ;)
Wöfürs gut sein soll würde mich auch interessieren. Praktisch dürften >
16Bit Genauigkeit bei 20MHz im Analog- und Samplingteil schon nach
Datenblattangaben nicht erreichbar sein: Settling-Time auf 0,1%<15ns;
<20µV Offset für +-1V Eingang; <0,2ps Clock-Jitter
Stephan
Mir kommt da so ´ne Idee:
Wenn ich z.B. 10V messen soll, dann könnte man doch den einen Wandler
die unteren 5V und den anderen Wandler die oberen 5V messen lassen. D.h
es wird zwar jeweils mit 16Bit gemessen, doch die Auflösung im 5V
Bereich ist höher als wenn 10V mit einem Wandler gemessen werden.Die
Bereiche müssen mit einer entsprechenden Vorbeschaltung definiert
(begrenzt) werden.
Im Rechner müssen dann beide Ergebnisse zusammengeführt werden.
Evtl. meint der Prof. so etwas?
Die Genauigkeit des ADC kann man durch eine Erweiterung nur dann
verbessern, wenn die Genauigkeit der einzelnen Schwellwerte besser als
die Auflösung des ADC ist. Das ist aber nur selten und ganz sicher nicht
bei einem 125MSPS-Typ der Fall.
Bei der Methode, wo der ADC-Wert mit einem DAC wieder in ein Analogsig-
nal umgesetzt und vom Messsignal subtrahiert wird, muss der DAC sehr
genau mit dem ADC gleichlaufen, also insbesondere die gleichen Lineari-
tätsfehler haben, sonst bringt die Erweiterung auf 24 Bit schlimmste
Monotoniefehler mit sich. Dieser Gleichlauf ist aber praktisch nicht
realisierbar. Da ist es leichter, einen 24-Bit-ADC von Grund auf neu zu
entwickeln.
Wenn die Genauigkeit egal ist und nur die Auflösung verbessert werden
soll, generiert man die zusätzlichen 8 Bits am einfachsten softwaremäßig
mit einem Zufallsgenerator ;-)
Tobias schrieb:> Ich glaube sowas meint er. Aber damit bekomme ich doch nicht die> doppelte Auflösung?
Die doppelte schon, aber nicht die 2⁸- oder gar die 2¹⁶-fache, die dem
Prof offensichtlich vorschwebt.
Ja ich glaube er möchte 32 Bit haben, halte das allerdings auch für
nicht machbar, sonst hätten Firmen wie TI oder AD sicher schon solche
Wandler auf dem Markt.
Magnus M. schrieb:> Tobias schrieb:>> Er meinte dann, wir sollen einfach 2 ADCs nehmen und diese in>> Reihe schalten und hätten dann 32 Bit bzw. effektiv ca 30^^.>> Dein Prof. hat entweder einen Clown gefrühstückt, oder er hat nicht mehr> alle Latten am Zaun.
Mein armes Zwerchfell!
Die sinnvollste Lösung ist in dem Fall die Interpolation der Werte,
alles andere verschlechtert es effektiv nur!
32Bit bei 125MSPS, da stellt sich nur wieder die Frage nach dem Gras,
dass man rauchen muss um auf solche Ideen zu kommen!
Tobias schrieb:> Er meinte dann, wir sollen einfach 2 ADCs nehmen und diese in> Reihe schalten und hätten dann 32 Bit
Natürlich kann man so die Auflösung vergrössern. Doch das hift
wenig, da die Genauigkeit nach wie vor nur 16Bit beträgt.
Gruss
Harald
PS: Von den vielen, im Handel befindlichen Thermometern mit
0,1 Grad Auflösung haben wohl auch nur die wenigsten eine
Genauigkeit von besser als 1 Grad.
Matthias Sch. schrieb:> Mit 24 schnellen Komparatoren und einer ausgemessenen R2R Referenz> könnten man einen solchen Flashwandler schon bauen
Viel Spaß beim Ausmessen. Wenn du dann mit dem Ausmessen fertig bist,
viel Spaß beim Temperaturkompensieren.
Ich denke der Prof. will gar nicht einen solchen ADC haben.
Der ADC ist nur Mittel zum Zweck.
Es geht um das WIE man eine Aufgabenstellung angeht und nicht um das
WAS.
Das ist mehr eine Aufgabenstellung um sich damit zu beschäftigen.
Also:
1. feststellen OB es geht
2. feststellen WIE es geht
3. Theoretische Betrachtung was an Auflösung und Genauigkeit nu wirklich
dabei raus kommt
4. Wenn es NICHT geht, WARUM es nicht geht, und das auch begründen
können.
5. Was wären mögliche Alternativen
6.
7.
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.
==> Ausbildung in wissenschaftliche Herangehensweise an eine
Aufgabenstellung
Falls dabei ein funktionierendes Ergebnis herauskommt, wird das
natürlich gerne genommen.
Aber auch das es eben NICHT geht ist ein positives Ergebnis des Themas.
