Hallo zusammen, ich stehe glaube ich grad auf dem Schlauch. Ich habe einen Delta-Sigma ADC (AD7771 https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7771.pdf) und ein Eingangsnutzsignal bis 25kHz. Der Wandler schafft 128ksps. Ich brauche vor dem Wandler schon einen AA-Tiefpass, der das Signal spätestens bei 64kHz abschneidet, oder? Und wenn ja, was würdet ihr sagen, wo ich mit der Dämpfung bei den 64kHz angekommen sein sollte. Also 40dB, 50dB ... ich habe da keine wirkliche Vorstellung. Besten Dank! :)
Schau doch mal auf Seite 37 bezüglich der Clocks. Das schöne an Delta Sigma ist ja gerade, dass die Sampling-Frequenz f_s so hoch liegt - wesentlich höher, als die Data-Output-Rate. Damit sind AA-Filter geringerer Ordnung möglich. Wenn du die volle Auflösung haben möchtest, musst der AA-Filter eine Dämpfung von ca. 110 dB bei f_s erreichen.(*) Wie hoch f_s in deinem Fall ist, hängt von dem externen Takt MCLK und der Konfiguration des ADC ab. Das steht wie gesagt, auf Seite 37. Andere Frequenzanteile kannst du im Zweifelsfall danach digital rausfiltern. Viel Spass, die 24 Bit zu erreichen. Bei 1V Full-Scale Input entspricht ein LSB 60 nV. Zum Vergleich: Ein 1kOhm Widerstand hat in dem Frequenzbereich ein thermisches Rauschen mit einer RMS-Spannung von ca. 600 nV... (*) Eigentlich: SINAD = 6.02dB/Bit * Bit + 1.76dB = 6.02 * 24 + 1.76 = 146 dB. Laut Seite 6 liegt die Auflösung für die meisten Modi aber im Bereich bis 110 dB (ca. 18 Bit ENOB).
ElecEddy R. schrieb: > Ich brauche vor dem Wandler schon einen AA-Tiefpass, der das Signal > spätestens bei 64kHz abschneidet, oder? Selbst bei der maximalen Datenrate macht der AD7771 noch ein 16 faches Oversampling. Wenn es dir nur um Vermeidung von Aliasing geht, wäre die "kritische" Frequenz also 16*64kHz = 1MHz. Einer der großen Vorteile von Delta-Sigma. Aber wenn dein Nutzsignal nur bis 25kHz geht und du alles darüber als unerwünschte Signalanteile betrachtest, kann dein Filter sich natürlich daran orientieren. ElecEddy R. schrieb: > was würdet ihr sagen, wo ich mit der Dämpfung bei den 64kHz > angekommen sein sollte. Also 40dB, 50dB ... Das hängt vollständig davon ab - wie viel (unerwünschtes) Signal (bzw. Störungen oder Rauschen) dein Eingangssignal bei diesen Frequenzen besitzt und - wie viel von diesen unerwünschten Anteilen (Störungen, Rauschen) du in deinem digitalen Ausgangssignal akzeptieren willst. Wenn im Extremfall dein Eingangssignal überhaupt keine Spektralanteile oberhalb von 25kHz haben sollte (auch kein Rauschen), dann bräuchtest du auch keinen Filter, der nichtvorhandene Spektralanteile wegfiltert.
Und noch was: das im Spektrum über den 25 kHz enthaltene Rauschen kannst du ja digital wegfiltern, das ist also nicht schlimm. Wenn es also wirklich kein Nutzsignal in diesem Frequenzbereich gibt, ist nicht die Dämpfung des Filters bei 64 kHz relevant, sondern bei 64 kHz + (64 kHz - 25 kHz) = 104 kHz und darüber, weil das Rauschen bei z.B. 65 kHz ja im Spektrum noch nicht da landet, wo es dich stört, sondern bei 63 kHz.
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Elias K. schrieb: > Wenn du die volle Auflösung haben möchtest, musst der AA-Filter eine > Dämpfung von ca. 110 dB bei f_s erreichen.(*) Wie hoch f_s in deinem > Fall ist, hängt von dem externen Takt MCLK und der Konfiguration des ADC > ab. Achim S. schrieb: > Selbst bei der maximalen Datenrate macht der AD7771 noch ein 16 faches > Oversampling. Wenn es dir nur um Vermeidung von Aliasing geht, wäre die > "kritische" Frequenz also 16*64kHz = 1MHz. Ah ok. Also die MCLK im High Resolution Mode wird durch 4 geteilt (macht ca. 2MHz). Damit ergibt sich dann jeweils das Oversampling. Sprich, wenn ich bspw. statt 128ksps nur 64ksps ODR haben will würde der Modulator 32-fach zeitlich überabtasten und damit hätte ich dann noch einen genaueren Spannungswert. (siehe Anhang) Ich dachte irgendwie, dass vor dem ADC-Modulator noch ein S&H-Glied sitzt um den aktuellen analogen Wert für den Modulatorzyklus zu halten. Sprich der Wert kommt, wird gehalten und dann läuft der Zyklus z.B. 16-mal ab, sodass ich im Bitstream 16 einzelne Werte habe über die dann der TP den Mittelwert erzeugt.
Sven B. schrieb: > Und noch was: das im Spektrum über den 25 kHz enthaltene Rauschen kannst > du ja digital wegfiltern, das ist also nicht schlimm. Wenn es also > wirklich kein Nutzsignal in diesem Frequenzbereich gibt, ist nicht die > Dämpfung des Filters bei 64 kHz relevant, sondern bei 64 kHz + (64 kHz - > 25 kHz) = 104 kHz und darüber, weil das Rauschen bei z.B. 65 kHz ja im > Spektrum noch nicht da landet, wo es dich stört, sondern bei 63 kHz. Das ist ein guter Tipp.
Elias K. schrieb: > (*) Eigentlich: SINAD = 6.02dB/Bit * Bit + 1.76dB = 6.02 * 24 + 1.76 = > 146 dB. Laut Seite 6 liegt die Auflösung für die meisten Modi aber im > Bereich bis 110 dB (ca. 18 Bit ENOB). Also hat der ADC nur theoretisch eine Auflösung von 24 Bit und durch Rauschen und Verzerrung eher um die 18 Bit rum.
ElecEddy R. schrieb: > Ich dachte irgendwie, dass vor dem ADC-Modulator noch ein S&H-Glied > sitzt um den aktuellen analogen Wert für den Modulatorzyklus zu halten. Sowas wäre zwar theoretisch möglich. Praktisch kommt es aber sehr selten vor, und beim AD7771 ist es sicher nicht der Fall. Sonst könnten sich keine Filtercharakteristiken wie die in Fig. 111 ergeben. (Wobei dort die Frequenzskala mit MHz beschriftet ist, richtig dürften wohl kHz sein). ElecEddy R. schrieb: > Also hat der ADC nur theoretisch eine Auflösung von 24 Bit und durch > Rauschen und Verzerrung eher um die 18 Bit rum. Die Auflösung beträgt exakt 24Bit. Aber das digitalisierte Signal hat einen gewissen Rauschanteil. Die effektive Auflösung ist eine rechnerische Größe, die etwas zum Signal-Rauschverhältnis bei einer bestimmten Messbedingung aussagt. Sie bezieht sich auf den Effektivwert des Rauschens. Das bedeutet nicht, dass die rund 18Bit exakt stabil und rauschfrei sind. Dazu müsstest du den Spitzenwert des Rauschens betrachten, der für gewöhnlich um den Faktor 6,6 größer angesetzt wird als der Effektivwert. Ein Faktor 6,6 entspricht 2,7 Bit. Das bedeutet, dass von den 18 effektiven Bits immer noch zwei bis drei Bits "wackeln" können.
Alles klar, danke. Das leuchtet ein. :) Achim S. schrieb: > Sowas wäre zwar theoretisch möglich. Praktisch kommt es aber sehr selten > vor, und beim AD7771 ist es sicher nicht der Fall. Aber wie wird dann der aktuelle Wert, also der Eingangswert, für den Modulatorblock gehalten? An erster Stelle steht da ja, wenn man mal von einem einfachen Modell 1. Ordnung ausgeht, ein Differenzverstärker. Bei einem Oversampling von 16 würde dann die Feedbackschleife 16 mal durchlaufen werden. Das heißt für diese 16 Durchläufe müsste doch der Eingangswert konstant sein um dann über den Bitstream den Mittelwert zu bilden? Stimmt dann die Annahme, dass mit höherem Oversampling im Modulator der SNR steigt (da ja über einen größeren Bereich gemittelt wird), aber dadurch am Ende die ODR sinkt?
ElecEddy R. schrieb: > Aber wie wird dann der aktuelle Wert, also der Eingangswert, für den > Modulatorblock gehalten? Gar nicht. Der Delta-Sigma macht zwar auch eine Abtastung (im zeitdiskret arbeitenden Modulator). Von daher muss man auch bei ihm über Aliasing... nachdenken, wenn auch wesentlich entspannter als bei anderen ADCs. Aber der Delta-Sigma liefert nicht einen Digitalwert am Ausgang, der die Eingangsspanung zu einem möglichst genau definierten Abtastzeitpunkt repräsentiert. Sondern der Digitalwert repräsentiert die Analogspannung zu einem gewissen Zeitraum (über den der Digitalfilter mittelt). ElecEddy R. schrieb: > dass mit höherem Oversampling im Modulator der > SNR steigt (da ja über einen größeren Bereich gemittelt wird) Ja ElecEddy R. schrieb: > aber > dadurch am Ende die ODR sinkt? Jetzt musste ich erst mal grübeln, wofür ODR wohl stehen soll. Es geht wohl um die Output Data Rate? Dann ist die Antwort natürlich: ja.
Ja mega, es hat Klick gemacht. Vielen Dank! Genau, mit ODR ist die Output Data Rate gemeint.
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