Hi zusammen,
ich hab im Moment ein kleines Problem mit der Vorbeschaltung meines
ADCs.
Und zwar geht es um einen Internen ADC des TI TMS320F2812.
Ich habe prinzipiell eine Störung bei 222,22kHz von einem Netzteil die
ich für den ADC (250Hz Abtastung) rausfiltern möchte. Hierfür hätte ich,
wie mal in der Schule gelernt, einen Tiefpass 1.Ordnung bei 125Hz(halbe
Abtastfreq.) ausgelegt. Jetzt sagt mir mein Betreuer, dass diese
Frequenz falsch ist und wenn dann nur bei hoher Ordnung des Filters Sinn
macht.
Er hat mir noch irgendwas erzählt das die Kapazität ein Problem beim
Wechsel zwischen den verschiedenen ADC-Kanälen darstellt und dass man da
vlt sogar besser ein sehr schneller OP-Verstärker nehmen soll. Nur so
ganz verstanden was er mir sagen will, habe ich leider nicht... Kann mir
da jemand auf die Sprünge helfen?
Bei den paar Volt die am ADC anliegen, hätte ich gedacht dass die
Auslegung wie von mir genannt, passen sollte...
Danke Schonmal!
MaMü schrieb:> Störung bei 222,22kHz> 250Hz Abtastung
Und die kannst du nicht per Softwarefilter ausbügeln? Ich denke mal n
gleitender Mittelwert über 4 oder 8 Werte und dann haste Ruhe!
MaMü schrieb:> Ich habe prinzipiell eine Störung bei 222,22kHz von einem Netzteil die> ich für den ADC (250Hz Abtastung) rausfiltern möchte.
Du hast also 3 komplette Dekaden Platz...
Ist das die einzige zu erwartende Störung?
> Hierfür hätte ich, wie mal in der Schule gelernt,> einen Tiefpass 1.Ordnung bei 125Hz(halbe Abtastfreq.) ausgelegt.
Warum 125 Hz? In welchem zusammenhang hast du das gelernt?
> Jetzt sagt mir mein Betreuer, dass diese Frequenz falsch ist
Naja, diese Frequenz ist so richtig wie jede andere. Nur, ob sie zum
Erfolg führt, das steht auf einem anderen Blatt.
> und wenn dann nur bei hoher Ordnung des Filters Sinn macht.
Dein grundlegender Denkfehler: wenn dein Wandler mit 250 Hz abtastet
bedeutet das noch lange nicht, dass du hier das Abtasttheorem anwenden
solltest...
Denn das Abtasttheorem kommt aus der Digitaltechnik, dein AD-Wandler
bekommt aber analoge Eingangssignale.
Du musst einen Filter so auslegen, dass die störende Frequenz so weit
gedämpft wird, dass sie weniger als 1 LSB deines AD-Wandlers ausmacht.
Die 3 Dekaden Abstand helfen dir dabei ganz ordentlich, weil schon ein
einfacher Tiefpass erster Ordnung ja 20dB Dämpfung pro Dekade hat.
So wie es aussieht, ist das ein 12Bit Wandler und hat damit (über den
Daumen) 12*6dB = 72db Auflösung. Damit reicht ein einfacher RC-Tiefpass
mit 250 Hertz nicht ganz aus, denn der hätte bei 250kHz erst 60dB. Ich
würde also einen Tiefpass zweiter Ordnung (=40dB/Dekade) nehmen, dann
reicht eine Filterfrequenz von knapp 4kHz locker aus (222kHz -> 2,2kHz =
2x40dB, davon weg dann noch 1x6dB/Oktave ergibt 74dB und damit einen
Mückenschiss mehr als die nötigen 72dB).
Ergebnis: die Störung ist ausgefiltert und Signale mit niedriger
Frequenz werden unverfälscht zum ADC durchgelassen.
Mit einem einfachen RC-Glied als Filter müsstest du die Grenzfrequenz
auf 222Hz/4 = 55Hz festlegen (222kHz -> 222Hz = 3x20dB/Dekade, dazu noch
222Hz -> 55Hz = 2x6dB/Oktave ergibt gesamt die nötigen 72dB), damit die
Störung ausreichend unterdrückt wird. Nur wird dadurch der Wandler eben
auch langsamer und kann auf Sprünge nur verzögert regieren...
Ergebnis: die Störung ist ausgefiltert, aber Signale mit niedriger
Frequenz werden ebenfalls bereits leicht gedämpft.
BTW: alle Zahlenwerte sind ingenieurmäßig grob überschlagen. Da ist
immer nich 10% Luft drin. Genaue Werte kannst du dann ja selber
ausrechnen....
Lothar Miller schrieb:> MaMü schrieb:>> Ich habe prinzipiell eine Störung bei 222,22kHz von einem Netzteil die>> ich für den ADC (250Hz Abtastung) rausfiltern möchte.> Du hast also 3 komplette Dekaden Platz...> Ist das die einzige zu erwartende Störung?
ja bei meinem ganzen bisherigen Messen, ist das die einzige
problematische Störung. diese kommt vom Netzteil.
>> Hierfür hätte ich, wie mal in der Schule gelernt,>> einen Tiefpass 1.Ordnung bei 125Hz(halbe Abtastfreq.) ausgelegt.> Warum 125 Hz? In welchem zusammenhang hast du das gelernt?>
Im Zusammenhang mit Anti-Aliasing Filter haben wir das gelernt. Aber so
im nachhinein betrachtet wurde uns keine Filterordnung an die Hand
gegeben...
>> Jetzt sagt mir mein Betreuer, dass diese Frequenz falsch ist> Naja, diese Frequenz ist so richtig wie jede andere. Nur, ob sie zum> Erfolg führt, das steht auf einem anderen Blatt.
Mein Betreuer hatte mir 25Hz vorgeschlagen aber diese kann ich nicht
ganz nachvollziehen...Wobei ich bei dieser Frequenz immerhin -83dB bei
250kHz hätte, was ja ausreichend sein dürfte oder?
> Die 3 Dekaden Abstand helfen dir dabei ganz ordentlich, weil schon ein> einfacher Tiefpass erster Ordnung ja 20dB Dämpfung pro Dekade hat.>> So wie es aussieht, ist das ein 12Bit Wandler und hat damit (über den> Daumen) 12*6dB = 72db Auflösung. Damit reicht ein einfacher RC-Tiefpass> mit 250 Hertz nicht ganz aus, denn der hätte bei 250kHz erst 60dB. Ich> würde also einen Tiefpass zweiter Ordnung (=40dB/Dekade) nehmen
Das war eigentlich auch mein Vorschlag gewesen aber er hatte gemeint
dass ich 2.Ordnung zwecks Bauteil-Abweichungen meiden sollte und es ja
auch wunderbar mit 1.order geht :-D
> Mit einem einfachen RC-Glied als Filter müsstest du die Grenzfrequenz> auf 222Hz/4 = 55Hz festlegen, damit die Störung ausreichend unterdrückt> wird. Nur wird dadurch der Wandler eben auch langsamer und kann auf> Sprünge nur verzögert regieren...
Ahh okay ich glaube dass ist jetzt das problem auf welches her hinaus
wollte!
> BTW: alle Zahlenwerte sind ingenieurmäßig grob überschlagen. Da ist> immer nich 10% Luft drin. Genaue Werte kannst du dann ja selber> ausrechnen...
Sind trotzdem ausreichend genau um es zu verstehen :-P
MaMü schrieb:> Mein Betreuer hatte mir 25Hz vorgeschlagen aber diese kann ich nicht> ganz nachvollziehen...Wobei ich bei dieser Frequenz immerhin -83dB bei> 250kHz hätte, was ja ausreichend sein dürfte oder?
Ja, wenn es auf die -3dB dann unbedingt noch ankommt... ;-)
> ausreichend genau um es zu verstehen :-P
Darauf kommt es letztlich an, gut dass das geklappt hat.
Hallo MaMü,
Lothar hat eigenlich schon alles gesagt.
Du solltest meiner Meinung nach noch folgendes Beachten:
Wie du auch schon geschrieben hast, kann die Kapazität beim Umschalten
der ADC-Kanäle Störungen verursachen. Dies solltest du bei der
Dimensionierung des Tiefpasses beachten. Wähle daher die Kapazität am
ADC-Eingang daher nicht zu klein.
Diese muss beim Schaltvorgang natürlich die ADC-Eingangskapazität
nachladen, wenn der Kanal gewechselt wird. Ich habe mir den ADC nicht
angesehen, aber wahrscheinlich wird der Tiefpass beim Samplen ebenfalls
belastet.
Im idealen Fall nimmst du einen Kondensator, der so groß ist, dass die
Spannungänderung am Eingang beim Umschalten kleiner ist als 1 LSB.
Es ist dir sicher klar, daher nur noch als allgemeinen Hinweis: Bei der
Dimensionierung des Tiefpasses natürlich die maximale
Eingangssignalfrequenz beachten.
Viele Grüße
Moe
OK, ich merke es selber. Wenn ich genauer nachdenke, wird die
Eingangskapazität des ADCs deutlich kleiner sein, als der benötigte
Kondensator für einen Tiefpass mit 55Hz...
Wo sitzt denn das Netzteil? Direkt in Prozessornähe? oder auf der
Rückseite des genau unter dem Controller oder dessen ADC-Bereiches?.
Wenn das mit den Filter keine Verbesserung bringt (filtern sollte man
übrigens immer), liegt die Ursache der Störung an einer Einkopplung
(galvanisch, induktiv, oder eben kapazitiv) über die
Leiterplattenstruktur.
:_D ne auf die 3dB kommts natürlich nicht drauf an :-D hab es nur im
Geiste nochmals nachgerechnet und meine Gedanken aufgeschrieben ^^
Die Netzteilstörung kommt von dem Messobjekt. An der kann ich leider
überhaupt nichts machen. Es bleibt definitiv nur die nachträgliche
Filterung übrig... Die Störung kommt, so wie mir gesagt wurde vom
Schaltregler.
Aber jetzt hab ich es verstanden denke! Vielen dank ;-)
MaMü schrieb:> Die Störung kommt, so wie mir gesagt wurde vom Schaltregler.
Und die Störung ist so groß wie das Nutzsignal? Nur dann musst du
nämlich tatsächlich die 72dB dämpfen. Wenn die Störung von sich aus z.B.
schon um den Faktor 10 kleiner ist, dann reichen da auch 20dB weniger...
Michael Köhler schrieb:> MaMü schrieb:>> Die Störung ist mehr als doppelt so groß wie das Nutzsignal ;-)>> Also das ist aber enorm.
Bei dem Frequenzunterschied egal...
