Hallo zusammen,
ich habe 2 Fragen bezüglich Delta Sigma Wandler.
1) Der Dezimationsfaktor für den CIC Filter wird mit N=fs/fd angegeben.
Wobe fs die Abtatsefrequenz und fd die erste Nullstelle des SINC Filters
ist. Es wird meistens in den Büchern angeraten fd = 2*fB*4 zu legen.
Wobei fB die größte im Signal enthaltene Frequenz ist (2*fb -->
Nyquist). Manchmal ist doch das verhältnis recht hoch. z.B. Abtaste
Frequenz für den Modulator sei fs=1E6Hz (1MHz) und das signal habe f=4E3
Hz (4KHz) also ergibt sich eine N = 1E6/(2*4E3*4) = 31,25, ziemlich hoch
wenn mann bedenkt das signal mit eine Abtastung fs am anfang 251
Abtastepunkte wird nach der Dezimation (CIC) Filter nur noch 6
Abtastepunkte. Die Frage ist wie wählt Ihr N ?
2)Ich finde unterschiedliche Formeln um die Bit breite zu rechnen. mal
ist es B = L*log2(N)+Eingansbit(1 Bit eben wegen Modulator) mal finde
ich B = N*log2(N*(N-1)+Eingangsbit. Nun welch niehmt Ihr?
Danke mal im Voraus.
Das hängt von der Anwendung ab. Der CIC ist ja ein sehr effektiver aber
nicht so guter Filter und man setzt ihn genau deshalb ein, um resourcen
zu sparen. In dem Kontext muss man auch die Optimierung des Systems
sehen.
Gerade bei der Weiterverarbeitung ist wichtig, welche Signalanteile im
Endprodukt noch vorhanden sein dürfen, bzw was umgekehrt der Filter
nicht leisten muss, weil es an der Quelle schon nicht drin ist.
Du faltest ja mit der Delta-Sigma-Modulation und der Filterung zwei
Spektren miteinander.
Ich habe damit ein bisschen schwirkeit. In meinem Fall ist es so, dass
ich ein Signal von etwa 4 Hz und eine Signal von 4KHz mit dem selben
Delta Sigma wandler per Multiplexer umschalten möchte. Da sind nur die
Signale drin, da ich vor dem Modulator einen jeweils ein Tiefpass habe
und ausserdem die Sensoren ein gefiltertes und verstärktes Signal
ausgeben. Mit fehlen hier die ideen. Bei der Simulation erziele ich von
schlechte bis gute Ergebnisse. Mir fehlt noch das feine feine
Fingergefühl. Sorry.
Moin,
Du solltest ein bisschen weiter ausholen, was du eigentlich vor hast.
Normalerweise kauft man Delta-Sigma Wandler fix und fertig incl.
Dezimationsfilter im Karton. Da kanns einem egal sein, ob das ein CIC
oder mehrfach querverseiltes Schlonz-Filter ist, entscheidend sind die
Angaben zur Bitbreite, Stoerabstand, Linearitaet, etc. im Datenblatt.
Und was gute bis schlechte Ergebnisse bei der Simulation sind, weisst
auch nur du, sonst keiner.
Gruss
WK
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@Jürgen S. Vielen Dank für den hinweis der hat mir echt geholfen. Ich
habe sowohl in der Simulation als auch auf der Zielhardware sehr gute
ergebnisse erzielen können. Ich bin mit allen Messungen und Hardware und
Software verifikationen durch. Vielen Dank nochmal.
Also ich habe in der Simulation erst die Ganze Hardware nachgebildet,
sprich Sensor, Verstärker, Filter, Modulator, Sinc-Filter,
IIR-Tiefpassfilter, Frequenz mit einem lokalen Oszilator mischen,
Lockinverstärker -- Ergebniss Amplitude Ausgewertet, ich lasse mal
lieber einige an Details von zwischen Ergebnissen aus. Danach auf das
Zielhardware portiert und Ergebniss verifiziert, da die Zielhardware nur
einen Modulator besitzt musste ich den rest ( des Wandlers) im FPGA
realisieren. Bezüglich des Wandlers habe ich ehrlich gesagt nicht viel
machen können, aber ich habe mir die Linearität angeschaut, jedoch habe
ich viele Messdaten mit einem rauscharmen Quelle gesammelt. Da das
Sensorsignal sich langsam ändert ist natürlich die errechnete Auflösung
rein theoretisch, deshalb habe ich mit einer rauscharmen Quelle
gemessen, später werde ich mit dithering arbeiten müssen. Aber für die
kurze Zeit eine Menge, denke ich.
Dithering machen die Wandler und DACs doch heute komplett selber. Hast
Du da einen Sigma-Delta nachgebaut? Ich bezweifle, ob man das händisch
besser hinbekommen kann.
Hallo Markus,
bei der derzeitige Hardware ist nur ein Modulator vorhanden rest mache
ich im FPGA. Natürlich kann man einen fertigen kaufen, wo möglich ist
er besser als der Eigenbau, aber es geht ja hier um etwas zu lernen.
Nicht destotrotz, es ist immer problematisch, wenn sich das Messsignal
zu langsam ändert z.B. ein konstantes Signal. Ich möchte einfach mehr
über den Delta Sigma Wandler erfahren, ich möchte noch 3 bzw. 5 Ordnung
irgendwann mal baun. Es ist halt ein langer Weg.
Was für einen Modulator setzt Du ein? Im Datenblatt des AD7401 z.B. hat
es ein Diagramm, das SNR abhängig von Dezimierungsfaktor und
Filterordnung angibt. Also Antwort zu Frage 1): Man wählt den
Dezimierungsfaktor so, dass sich die gewünschte SNR ergibt.
Antwort zu Frage 2): Siehe Richard G Lyons "Understanding DSP" Kapitel
10.14
