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
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Es ist der typische Fehler, nicht der maximale. Und die Temperatur spielt zusätzlich hinein. 16Bit sind schon recht anspruchsvoll.
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?
Seppel schrieb: > Inwiefern sind 16 Bit anspruchsvoll? So sauber musst du deine Signale erstmal hin bekommen. Das ist immerhin eine Dynamik von 96dB.
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).
Auflösung und Genauigkeit sind zwei Paar Schuhe. Für die meisten Anwendungen sind Stetigkeit und keine fehlenden Codes wichtiger.
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.
Vielleicht von Interesse: Eine Betrachtung der praktisch möglichen Genauigkeit handelsüblicher Thermocouples: http://priestassociates.com/uploads/How_Accurate_are_those_TCs.pdf
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.
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Bearbeitet durch User
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". :-)
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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 |
5 | StdDev 0.0028 0.0025 0.0022 0.0025 0.0020 0.000000081 0.000000082 0.000000063 0.000000072 |
6 | Mean-Min 0.0060 0.0073 0.0050 0.0087 0.0047 0.000000201 0.000000168 0.000000155 0.000000199 |
7 | Mean-Max -0.0080 -0.0067 -0.0050 -0.0063 -0.0053 -0.000000189 -0.000000242 -0.000000145 -0.000000221 |
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.
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