Hallo,
ich habe eine Frage die sich auf folgenden 16-Bit-ADC bezieht:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1118.pdf
Im Datenblatt habe ich die Grafik gefunden (siehe Bild). Die Grafik
bezieht sich auf einen Messbereich von +/- 2,048V.
Verstehe ich es richtig, dass der ADC bei einem maximalen Eingangssignal
um mehr als 50 LSB (3mV/ULSB) daneben liegen kann? Das ULSB habe ich zu
62,5 µV ausgerechnet (4,096V / 2^16).
Ich habe relativ wenig Erfahrung mit ADCs aber ist das nicht ganz schön
viel? Immerhin wird dieser ADC mit "precision" beworben.
Ich freue mich auf Eure Gedanken.
Viele Grüße
So wie es aussieht ist der größte Teil des Fehlers im Diagramm der Gain
Fehler. "precision" sagt auch nur aus, das die Drift, insbesondere vom
Offset relativ kleine ist.
Okay, also mit anderen Worten: Ja der ADC kann durchaus 50 LSB neben dem
tatsächlichen Messwert liegen. Das ist enttäuschend ^^
Inwiefern sind 16 Bit anspruchsvoll?
Okay das stimmt natürlich. Ich denke ich werde meine Ansprüche an die
Genauigkeit einfach etwas zurückschrauben. Ich frage mich gerade wozu es
eigentlich so viele ADCs gibt die 24 Bit und mehr Auflösung haben haben
(ohne jetzt nachgesehen zu haben wie genau diese dann tatsächlich sind).
Seppel schrieb:> Ich frage mich gerade wozu es> eigentlich so viele ADCs gibt die 24 Bit und mehr Auflösung haben haben> (ohne jetzt nachgesehen zu haben wie genau diese dann tatsächlich sind).
Weil die Applikatin es erfordert. Diese Wandler arbeiten aber mit
anderen Messverfahren, als die schnöden Billig-Temperatur-Wandler-ADCs,
sind mitunter kalibiert und selektiert. Das Ganze ist eine Kostenfrage.
Für Temperaturmesstechnik ist es eigentlich üblich, die Auflösung des
Systems durch Mehrfachmessungen und Systemkalibierung zu steigern. was
durch die geringe Wiederholrate auch bei langsamen Wandlern leicht
erreichbar ist. Man gibt also eine Normspannung oder von Aussen eine
Normtemperatur auf den Wandler und kalibiert in 2, besser in 3 Punkten.
Wenn man nun noch in Betracht zieht, dass das zu Messende- nämlich ein
Sensor - ebenfalls Linearisierung brauchen wird, dann ist eine
Systemkalibierung ohnehin Pflicht und die Wandlergeschichte gleich mit
drin. Dann arbeitet man abschnitsweise oder mit Korrekturfunktionen
entsprechender Ordnung. Da die Knicke der Sensoren mit denen der Wandler
gefaltet werden, addieren sich sozusagen die Ordnungszahlen, man nimmt
also wenigstens n=4.
Heute wird ja aus der Not eine Tugend gemacht und gezielt ein billiger
Wandler eingesetzt, den man in Software genau macht. Daher auch ein
wenig das Problem, genaue Wandler zu günstigen Preisen zu bekommen. Die
Industrie hat es irgendwann mal eingestellt, genauer werden zu wollen
:-)
Danke Falk für deinen super Beitrag. Der Unterschied zwischen Auflösung
und Genauigkeit ist mir bestens bekannt. Kopfschüttel
An die anderen vielen Dank!
Seppel schrieb:> Okay, also mit anderen Worten: Ja der ADC kann durchaus 50 LSB neben dem> tatsächlichen Messwert liegen. Das ist enttäuschend ^^
Nicht wirklich. Zumindest nicht bei einem ADC der zwar Referenz und PGA
eingebaut hat, aber keine Befehle zur internen oder externen Offset- und
Gain-Kalibrierung kennt und keine Pins zum Abgreifen der internen
Referenz hat mit welchen mit etwas externer Schaltung sowas möglich
wäre. Ebenso fehlt die Möglichkeit die Betriebsspannung als
Referenzspannung zu verwenden...
> Inwiefern sind 16 Bit anspruchsvoll?
Kommt drauf an. Bspw. ob 16-Bit bei +-10V Eingang oder bei +-1 mV
erreicht werden sollen, in welcher Umgebung die Schaltung läuft, wie
gestört das Eingangssignal selbst ist usw. usf.
Seppel schrieb:> Ich frage mich gerade wozu es> eigentlich so viele ADCs gibt die 24 Bit und mehr Auflösung haben haben
Sicher das das soviele sind? 16 Bit Wandler sind schon selten, üblich
sind 8,10 oder 12 bit. Multimeter haben 4 Stellen Anzeige, da brauchts
keine 24 bit dafür.
MfG,
@ Seppel (Gast)
>Naja ist dann eben die Frage wie genau diese sind / sein sollen.
Ein 24 Bit Wandler hat theoretisch eine Auflösung von 2^-24, sprich
1/16777216. Selbst bei 5V Referenzspannung sind das 0,298 uV Auflösung .
. .
Da muss man erstmal eine Referenzquelle finden, die so genau und auch
stabil ist. Das schaffen heute bestenfalls die Geräte der Top-Liga im
Meßtechnikbereich.
Ergo. 24 Bit Wandler haben meisten nicht mal ansatzweise 24 Bit
Genauigkeit, eher im Bereich von 18 Bit und weniger. Die AUFLÖSUNG ist
besser, so im Bereich 18-23 Bit. Aber da muss alles stimmen. Das ist was
Spezialisten.
Genau, das ist mir Bewusst.
Ich frage mich häufig nur weshalb man eine so hohe Auflösung überhaupt
benötigt, wenn das dann doch nur Hausnummern sind, die man misst.
"Schön" wäre es doch, wenn ein 12 Bit ADC auch tatsächlich 12 Bit
Genauigkeit hätte aber das ist wohl wunschdenken und verhält sich
ähnlich wie bei ach so tollen Verstärken mit XXX Watt
Verstärkerleistung, die im Endeffekt auch nur die halbe Wahrheit sind :)
Ist es technisch nicht anders realisierbar oder ist es einfacher, dass
wenn ich einen ADC mit Genauigkeit von 12 Bit haben möchte, einen mit
bspw. 16 Bit Auflösung kaufen muss?
@Seppel (Gast)
>Genau, das ist mir Bewusst.
Aha.
>Ich frage mich häufig nur weshalb man eine so hohe Auflösung überhaupt>benötigt, wenn das dann doch nur Hausnummern sind, die man misst.
Hast du nicht behauptet, den Unterschied zwischen [[Auflösung und
Genauigkeit]] zu kennen? Dann würdest du diese Frage nicht stellen . . .
>Ist es technisch nicht anders realisierbar
Es ist meist deutlich aufwändiger und damit teurer. Eine hohe Auflösung
erreicht man relativ leicht, eine hohe Genauigkeit nicht.
Die Frage warum ADCs i.d.R. eine wesentlich höhere Auflösung als
Genauigkeit haben hat absolut nichts damit zu tun dessen Unterschied zu
kennen.
Dass es schwieriger ist die Genauigkeit zu erhöhen als die Auflösung ist
hingegen eine plausible Antwort, danke.
Fpga K. schrieb:> Seppel schrieb:>>> Ich frage mich gerade wozu es>> eigentlich so viele ADCs gibt die 24 Bit und mehr Auflösung haben haben>> Sicher das das soviele sind? 16 Bit Wandler sind schon selten, üblich> sind 8,10 oder 12 bit. Multimeter haben 4 Stellen Anzeige, da brauchts> keine 24 bit dafür.>> MfG,
Analog kommt auf 58, TI auf 64, Maxim auf 10 und Linear auf 39.
Intersil, Cirrus, Microchip, Nuvoton und andere haben auch noch welche
(Nicht-Audio-ADCs). Dazu noch ein paar in Mikrocontroller integrierte
(u.a. Toshiba, Renesas, Analog, SiLabs, NXP).
(bei Analog und TI sind insg. fünf Wandler mit 31 bzw. 32-Bit Auflösung
mitgezählt (AD7177, ADS1262, ADS1263, ADS1280 und ADS1281)), die Wandler
dazwischen mit 18-, 20- oder 22-Bit könnten noch hinzugezählt werden)
Gerhard O. schrieb:> Vielleicht von Interesse: Eine Betrachtung der praktisch möglichen> Genauigkeit handelsüblicher Thermocouples:>> http://priestassociates.com/uploads/How_Accurate_are_those_TCs.pdf
Das ist mehr oder weniger das, was in den entsprechenden Standards an
Anforderungen an Thermoelemente gestellt werden. Weit entfernt vom
Machbaren, was in der Praxis hauptsächlich durch die verfügbaren
Spannungsreferenzen begrenzt wird. Es gibt seit Jahrzehnten nichts
besseres (und gleichzeitig bezahlbares) als die LTZ1000.
Arc N. schrieb:> Fpga K. schrieb:>> Seppel schrieb:>>>>> Ich frage mich gerade wozu es>>> eigentlich so viele ADCs gibt die 24 Bit und mehr Auflösung haben haben>>>> Sicher das das soviele sind? 16 Bit Wandler sind schon selten, üblich>> sind 8,10 oder 12 bit. Multimeter haben 4 Stellen Anzeige, da brauchts>> keine 24 bit dafür.>> Analog kommt auf 58, TI auf 64, Maxim auf 10 und Linear auf 39.> Intersil, Cirrus, Microchip, Nuvoton und andere haben auch noch welche> (Nicht-Audio-ADCs). Dazu noch ein paar in Mikrocontroller integrierte> (u.a. Toshiba, Renesas, Analog, SiLabs, NXP).> (bei Analog und TI sind insg. fünf Wandler mit 31 bzw. 32-Bit Auflösung> mitgezählt (AD7177, ADS1262, ADS1263, ADS1280 und ADS1281)), die Wandler> dazwischen mit 18-, 20- oder 22-Bit könnten noch hinzugezählt werden)
Ja man lernt halt nie aus. Aber wie sehen so die Sampleraten aus? Die
Anwendungen mit denen ich es so zu tune habe reichen von 50 MS/s bis 1
GS/s. Da ist man schon wegen der resultierenden Datebrate froh um jedes
bit das man spart, deshalb ist da kaum was mit mehr als 16bit dabei.
Ich schau grad der ADS1281 (für Seismographie - soso) kann 128 KS/s im
sinc filter mode - ist nicht viel und klingt nach Interpolation. Für die
Ultraschallprüftechnik (die wohl gut mit der Seismographier vergleichbar
ist) arbeitet man mit 50MS/s und 14 bit Auflösung.
Und der ADS1262 schafft 38kS/s . So sind sie halt - die delta
Sigmawandler, da kauft man Auflösung für messdauer.
MfG,
Le_Bassiste schrieb:> ...und als salatbeilage: genaigkeit vs. präzision.
Wenn schon, dann Genauigkeit vs. Stabilität. Das schliesst v.a. den
Beobachtungszeitraum mit ein :-)
Fpga K. schrieb:> ...der ADS1281 (für Seismographie - soso)Автомат К. schrieb:> ...dann Genauigkeit vs. Stabilität. Das schliesst v.a. den> Beobachtungszeitraum mit ein :-)
Geduld ist, wenn man auf einer Frau liegt und auf ein Erdbeben wartet.
MfG Paul
Fpga K. schrieb:> Ja man lernt halt nie aus. Aber wie sehen so die Sampleraten aus? Die> Anwendungen mit denen ich es so zu tune habe reichen von 50 MS/s bis 1> GS/s.
Sehr witzig ;) Anderer Anwendungsfall... und hin und wieder macht einem
auch die sch..ß Physik einen Strich durch die Rechnung. Der Hinweis von
ths auf Heisenberg war schon gut 1) bei 24-Bit ist spätestens bei etwa
100 MHz Schluss (Seiten 13 und 14 in 1))
1) http://www.ing.unibs.it/~minoni/files/AppNotes/ADC-Survey-Jul99.pdf> Ich schau grad der ADS1281 (für Seismographie - soso) kann 128 KS/s im> sinc filter mode - ist nicht viel und klingt nach Interpolation. Für die> Ultraschallprüftechnik (die wohl gut mit der Seismographier vergleichbar> ist) arbeitet man mit 50MS/s und 14 bit Auflösung.
Vom ADS1281 gibt es bspw. noch die Ableger ADS1282-HT, ebenso 31-Bit,
allerdings spezifiziert von -55 °C bis 210 °C für den
Measurement-While-Drilling-/Downhole-Bereich oder als ADS1282-SP in
Rad-Hard...
> Und der ADS1262 schafft 38kS/s . So sind sie halt - die delta> Sigmawandler, da kauft man Auflösung für messdauer.
24-Bit SAR mit 0.5 ppm INL und 1.5 bis 2 MSPS-> LTC2380-24 (da dünnt
sich schon die Auswahl an geeigneten Controllern mit ausreichend
schnellem SPI o.ä. aus)
Als Delta-Sigma: 2.5 MSPS u.a. AD7760 oder ADS1675 mit 4 MSPS (auch wenn
bei denen nicht viel mehr als 16 bis 17 übrig bleiben)
Und mal zurück zum Ausgangsthema: Was sollte denn gemessen werden? Das,
was im DB des ADS1118 vorgeschlagen wird? Thermoelemente?
>Ebenso fehlt die Möglichkeit die Betriebsspannung als Referenzspannung zu
verwenden...
Bei einem 16bit Wandler ist die Betriebsspannung nie (!) stabil genug.
Ich habe Anwendungen, bei denen muss die Temperatur auf das Milikelvin
stabil sein, ob die tatsaechliche Temperatur nun 28.1234, oder 27.1234
ist, ist egal. Dass der gesammte zu stabilisierende Aufbau dann auf
derselben Temperatur ist, ist der eher schwierige Teil.
Oh D. schrieb:> Ich habe Anwendungen, bei denen muss die Temperatur auf das Milikelvin> stabil sein,
Da wirst Du aber wohl hoffentlich PT-Sensoren nehmen
und keine Thermoelemente.
> Dass der gesammte zu stabilisierende Aufbau dann auf> derselben Temperatur ist, ist der eher schwierige Teil.
Man sollte da möglichst gut wärmeleitende Metalle,
z.B. Aluminium nehmen. Ein grosser Störfaktor sind
auch "sich bewegende Menschen". :-)
Oh D. schrieb:>>Ebenso fehlt die Möglichkeit die Betriebsspannung als Referenzspannung zu> verwenden...>> Bei einem 16bit Wandler ist die Betriebsspannung nie (!) stabil genug.
Kommt auf den Wandler und die Betriebsspannung an. Einige haben ein
ausreichendes PSRR und eine Referenzspannung auch als Betriebsspannung
zu nehmen ist nicht so ungewöhnlich
> Ich habe Anwendungen, bei denen muss die Temperatur auf das Milikelvin> stabil sein, ob die tatsaechliche Temperatur nun 28.1234, oder 27.1234> ist, ist egal. Dass der gesammte zu stabilisierende Aufbau dann auf> derselben Temperatur ist, ist der eher schwierige Teil.
Der mechanische Aufbau wird schon bei 0.1 K Auflösung, je nach
Gegebenheiten, schwierig. Nicht nur der des zu messenden Systems, auch
der des Messsystems insb. wenn nur Thermoelemente in Frage kommen.
Harald W. schrieb:> Oh D. schrieb:>>> Ich habe Anwendungen, bei denen muss die Temperatur auf das Milikelvin>> stabil sein,>> Da wirst Du aber wohl hoffentlich PT-Sensoren nehmen> und keine Thermoelemente.
Siehe Anhang...
Das waren "normale" Thermoelemente Typ K (CH1 - CH4).
ADC war ein AD7794
Werte für den 10 Minuten Ausschnitt:
1
CH1 CH2 CH3 CH4 CJC CH1RAW CH2RAW CH3RAW CH4RAW
2
Mean 38.3800 38.3523 38.2820 38.3447 108.1097 -0.002886849 -0.002887982 -0.002890855 -0.002888291
3
Min 38.3740 38.3450 38.2770 38.3360 108.1050 -0.002887050 -0.002888150 -0.002891010 -0.002888490
4
Max 38.3880 38.3590 38.2870 38.3510 108.1150 -0.002886660 -0.002887740 -0.002890710 -0.002888070
Seppel schrieb:> Ich frage mich häufig nur weshalb man eine so hohe Auflösung überhaupt> benötigt, wenn das dann doch nur Hausnummern sind, die man misst.
Manchmal kommt es nicht so sehr auf den genauen Wert an, sondern man
will kleinste Werteänderungen sehen. Dies wird z.B. bei der
Thermoanalyse genutzt.
Seppel schrieb:> Ich frage mich häufig nur weshalb man eine so hohe Auflösung überhaupt> benötigt, wenn das dann doch nur Hausnummern sind, die man misst.
Weil viele Dinge von Gradienten und nicht von Absolutwerten abhängen,
sowohl zeitlich als auch räumlich.
ads1118_error.png
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