ΔΣ Delta Sigma AD Vorteile ?

Stefan schrieb:
> sichtlich zu
> unbewandert um die ganzen Erklärungen zu kapieren. Da dachte ich ob
> vielleicht hier ein jemand das auch für doofe erklären kann.
> Was sind die Vorteile gegenüber die an einem µController ?

"die an einem µController" denkst du dir vermutlich als SAR-ADC, es gibt 
nämlich µC mit Sigma-Delta-Wandler oder anderen ADCs.

Ein Sigma-Delta-Wandler hat
- kaum Probleme mit Aliasing (sehr entspannt zumindest!)
- Ist 100% linear
- Verschiebt das Quantisierungsrauschen in den oberen Frequenzbereich 
(noise shaping)
- ist Variabel in der Auflösung
D.h. man kann Werte beliebiger Auflösung messen, umso höher die 
Auflösung, umso niedriger die Abtastrate. In Grenzen, natürlich, je nach 
ADC.

Dafür ist er halt langsamer.

Stell ihn dir ADC mit sehr niedriger Auflösung vor, der viele Werte 
misst und daraus einen "Mittelwert" berechnet, der dann eine höhere 
Auflösung hat. Das bitte aber nur als Analogie verstehen, es ist nämlich 
erheblich komplexer... Details darfst du in Wikipedia nachlesen ;-)

So in Etwa könnt man das zusammenfassen.

Ein Delta Sigma Modulator gibt erstmal nur ein Bit raus, meistens bei 
einer Sampleratevon zig MHz. Das zeitliche Mittel über die Ausgangsbits 
entspricht dabei dem analogen Eingangswert. Also z.B. Eingang ist bei 
3/4 des Bereichs, Ausgang wäre evtl ....011111011011.... Um von diesem 
Bitstream zu nem brauchbaren Wert zu kommen, wird ein digitaler Tiefpass 
genutzt. Da kommt ein Bit mit ner Samplerate von 10MHz oder so rein, und 
meistens sowas mit 12-16 bit Breite bei dutzenden kHz raus.

Das Samplen mit nem 1-bit ADC (effektiv ein Komparator) fügt natürlich 
enormen Fehler zum Signal hinzu. Der Trick bei der ganzen Sache ist, 
dass dieser Fehler im Frequenzspektrum weit neben dem Eingangssignal bei 
höheren Frequenzen liegt. Der Tiefpass entfernt damit effektiv wieder 
den Fehler aus dem Ausgangssignal. Je stärker du filterst (also mit der 
Eckfrequenz runtergehst), desto mehr Bits kommen am Ende raus, dafür 
wird aber auch die Dynamik geringer.


Ein Vorteil sind die enormen Auflösungen die mit relativ geringem 
Hardwareaufwand erreicht werden kann. Dann ist das auch zur optischen 
Übertragung praktisch, da die nur einen Optokoppler für das Ausgangsbit 
des Modulators braucht. Der digitale Tiefpass sitzt dann auf der anderen 
Seite.


Das die generell langsamer sind stimmt so erstmal nicht, liegt eher 
daran, dass Delta Sigma bei den 20 Sample/Sekunde 24 Bit ADCs dransteht. 
Das ist aber auch oft bei Audio ADCs zu finden.

Brezensalzer schrieb:
> es gibt nämlich µC mit Sigma-Delta-Wandler oder anderen ADCs.

z.B. die STM32F37 haben drei 16bit Sigma Delta ADC.

Dr. Sommer schrieb:
> z.B. die STM32F37 haben drei 16bit Sigma Delta ADC.
Und bei den MSP430 gibt es viele sowohl mit 16- als auch mit 24-Bit 
Delta Sigma, mit 1, 2 oder 3 ADCs (MSP430AFE2x3).

Brezensalzer schrieb:
> Dafür ist er halt langsamer.

Das ist nicht immer ein Nachteil. Man kann die Wandlungszeiten so 
wählen, dass Störungen mit 50/60 Hz unterdrückt werden, ähnlich wie bei 
Dual Slope, das geht mir schnellen ADCs nicht.

Georg

Ergänzend zu den Vorteilen:

-Hohe interne Samplerate, daher kann das AAF am Eingang relativ simple 
ausfallen
-Bezahlbare, hohe Auflösung



Nachteile:
-OnChip(uC) oft nichtlinearitäten, die evtl. den Vorteil der hohen 
Auflösung zunichte machen
-der o.g. Vorteil geht flöten, wenn Du parallel messen möchtest. Denn 
dann verringert sich deine Auflösung und somit musst Du für brauchbare 
AAF wieder Geld ausgeben(z.B. aktive Filter)
-Langsam(Wurde schon genannt)
->Dynamik somit je nach Anwendung schlecht bis unbrauchbar


Es hängt stark von der Aufgabe ab, eine klare Empfehlung abzugeben ist 
somit unmöglich, da zu wenige Informationen.Inzischen gibt es sogar SAR 
mit bis zu >24Bit Auflösung.

OK, danke für die Ausführungen. langsam wird es klarer.
Mir sind sie nur bei diesen power metering ICs aufgefallen. Dort haben 
gefühlt alle solche Delta Sigma Wandler, und die müssen ja in diesem 
Anwendungsfall "besser" sein also ein Standard AD-Wandler wie z.B. beim 
Arduino.