Hallo, angenommen ich habe eine weitgehend rauschfreie Referenz und Eingangsspannung (Gleichspannung) an einem ADC, kann ich dann über den SNR des darauf schliessen, wie viel der ADC am Ausgang rauscht? (Also wieviel LSB um den Mittelwert normalverteil Streuung zu erwarten ist) Oder gilt der SNR nur für Sinussignale? Gefunden habe ich die Formel V_rausch_rms = V_fsr_rms / 10^SNR/20 Mit V_fsr_rms = Vref / (2 wurzel(2)), was ja der rms für Sinussignale ist Ich hätte dann einfach für meine Gleichspannung V_fsr_rms = Vref gesetzt ... Gruss
Unwissend schrieb: > Oder gilt der SNR nur für Sinussignale? Erstmal nicht. Generell heisst SNR ja nur Signal-to-Noise-Ratio und schreibt keinerlei Signalformen vor - ausser das 'Noise' im Allgemeinen für Rauschen steht.
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1) Ein A/D-C "rauscht" nicht am Ausgang 2) Aber da Du das digital kodierte analoge Restrauschen meinst: Ja. Und zwar z.B. 80dB SNR bedeutet genau, was Deine Formel sagt: die RMS-Werte der Rauschspannung liegen 80dB unter V_FullScale/sqrt(2).
Matthias S. schrieb: > ausser das 'Noise' im Allgemeinen für Rauschen > steht. Falscher Freund. "noise" ist "Krach", "Störung", ja, auch "Rauschen". "Rauschen" ist im Deutschen aber nur "Rauschen". (Und "control" ist nicht "Kontrolle", sondern "Leitung", "Lenkung", "Steuerung". Aber der Kampf ist verloren...)
Gut, aber warum ist es FSR/Wurzel(2)? Wiso nicht einfach FSR für ein Gleichspannungssignal?
Unwissend schrieb: > Gut, aber warum ist es FSR/Wurzel(2)? ?? > Wiso nicht einfach FSR für ein Gleichspannungssignal? ??? Schon Dein Ursprungsbeitrag gibt keinen Sinn: Wenn man eine rauschfreie Referenz und eine rauschfreie Gleichspannung am Eingang annimmt, dann hängt es vom Verhältnis von Auflösung und Eigenrauschen des ADC ab, ob die gemessenen Werte überhaupt nennenswert schwanken oder nicht. Wenn sie nicht schwanken, kann man auch kein SNR ermitteln; man kann dann nur sagen: "Das SNR ist besser als..." Bei den von Dir angegebenen Formeln wird es nicht viel klarer: Das SNR ist das Verhältnis des "Rauschens" zum Gesamtsignal, wobei man vernünftigerweise Effektivwerte betrachtet. Der Effektivwert einer reinen Gleichspannung ist natürlich diese Gleichspannung -- völlig egal, welcher Blödsinn irgendwo in den unendlichen Weiten des Internet steht. Was also ist der Kern Deiner Frage? Ob Du eine willkürlich und ohne Kontext herausgegriffene Formel missverstanden hast? Ob irgendwo im Internet irgendwelcher Blödsinn steht? Es wird mir nicht klar. Freitag eben.
Unwissend schrieb: > (Also > wieviel LSB um den Mittelwert normalverteil Streuung zu erwarten ist) > Oder gilt der SNR nur für Sinussignale? Wenn dein Eingangssignal nicht genug rauscht, vergiss das mit der Normalverteilung. Die bekommst du nur halbwegs vernünftig, wenn das Quantisierungsrauschen, dass bei einer Gleichspannung zu einem Bias mutiert, übertönt wird.
Egon D. schrieb: > Wenn man eine > rauschfreie Referenz und eine rauschfreie Gleichspannung > am Eingang annimmt, dann hängt es vom Verhältnis von > Auflösung und Eigenrauschen des ADC ab, ob die gemessenen > Werte überhaupt nennenswert schwanken oder nicht. Ja, darum ja auch meine Frage, ob ich mit dem SNR Wert des ADC genau dieses Eigenrauschen (als Code) berechnen kann. Den Blödsinn habe ich übrigens von TI https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs-calculating-total-noise-adc-systems Gruss
Unwissend schrieb: > über den > SNR des darauf schliessen, wie viel der ADC am Ausgang rauscht? Hmmm... Über welchen SNR? Die Angabe im Datenblatt? Ich nehme es an. Der "Noise" - das muss nicht reines Rauschen sein - wird als Effektivfwert gemessen. Über die Spitzenwerte, die Normalverteilung etc. wird mit der SNR nichts ausgesagt. Und da muss ich dem Matthias etwas widersprechen und Egon D beipflichten: Im Deutschen kennen wir für verschiedene Störsignale mehr Begriffe als im Angelsächsischen. "Rauschen" ist bei uns weißes, rosa, rotes oder sonst wie im Spektrum geformtes Rauschen, aber z.B. Signale mit ausgeprägten Maxima im Spektrum oder unregelmäßige Burst o. ä. würden wir (zumindest ich niemals) als Rauschen bezeichnen, während unter Noise einfach alles zusammengefasst wird. Für das Wort "Rauschen", so wir wir es verwenden, scheint es im Englischen gar keine 1:1-Übersetzung zu geben. Wir würden Noise eher als Störspannung oder Störsignal übersetzen. Wenn's brummt, kann man im Englischen mit gutem Gewissen von Noise sprechen, wenn aber im Deutschen jemand Rauschen sagt, wenn es nur summt, pfeift oder brummt, rollen sich mir die Fingernägel hoch.
Die Fragestellung ist (aus Unkenntnis der Zusammenhänge) unklar formuliert und so auch schwer zu beantworten. Ich starte trotzdem einen Versuch: Ein AD-Wandler mit 10 Bit Auflösung kann 1024 Werte ausgeben und damit 1023 Stufen auflösen. (Wenn man beispielsweise die 3 Werte 0V, 2,5V und 5V erkennen kann, entspricht das 2 Stufen, nämlich der ersten von 0 bis 2,5 V und der zweiten von 2,5 bis 5 V.) Das ist für viele schon die erste Verständnishürde. Damit das Rechnen einfacher wird, rechne ich für "meinen" 10 Bit-Wandler als Beispiel nur mit 1000 Stufen und einem Bereich von 0 bis 5 V. Dann ist jede Stufe 5 mV hoch. Gebe ich auf diesen Wandler ein ideales Sinussignal (ohne die geringsten Störspannungen), dann ändert sich der Ausgangswert erst, wenn die Eingangsspannung sich um diese 5 mV geändert hat. Wenn ich also die Ausgangswerte wieder in Spannungen verwandle, bekomme ich (ohne Filterung) eine Treppenspannung mit einer Stufenhöhe von 5 mV. Aus dem sauberen Sinus ist also eine Treppenspannung geworden. Den Unterschied zwischen der reinen Eingangsspannung und dem Ausgangssignal kann man als dem Eingangssignal überlagertes Rauschen bezeichnen. Dieses hängt von der Auflösung des AD-Wandlers in Bit und dem Aussteuerbereich ab. Ist der Aussteuerbereich nur zwischen 0 und 3,3V, dann ist die Stufenhöhe bei 1000 Stufen nur noch 3,3 mV hoch. Ein kleines Sinussignal würde demnach weniger "gestört". Damit kann man sehen, dass das Verhältnis zwischen dem Signal und der "Störspannung" auch von der Amplitude des Eingangssignals abhängt. Noch spannender wird es, wenn man die Relation zwischen der Signalfrequenz und der Abtastrate betrachtet. Dann kann der anfangs erwähnte reine Sinus sich zwischen 2 Abtastungen um mehr als eine Stufe geändert haben. Das würde das fiktive "Störsignal" (die Differenz zwischen dem Sinus und dem aus den Ausgangswerten gewonnenen Signal) natürlich weiter vergrößern. Bei der Bewertung des durch den Wandler bedingten Signal-Rauschabstandes muss also erst einmal festgelegt werden, welche Zusammenhänge / Abhängigkeiten betrachtet werden sollen. Mehr möchte ich jetzt nicht sagen, um nicht noch mehr Verwirrung zu stiften. Bei Bedarf kann ich aber noch mehr in Details gehen, wenn ich weiß, welche Details gewünscht werden.
Mir geht es nicht unbedingt darum was da konkret passiert, ich will nur abschätzen können mit wie viel LSB +- ich da rechnen muss. Zu wissen wie es verteilt ist, wäre natürlich ideal aber kein muss.
Unwissend schrieb: > Gut, aber warum ist es FSR/Wurzel(2)? Wiso nicht einfach FSR für ein > Gleichspannungssignal? Zur Bestimmung von SNR und SINAD ist nunmal Standard, dass man einen full scale sinus einsetzt und die digitalisierten Werte per FFT in Signal, Rauschen und Verzerrung auftrennt. Darin sind alle Rauschquellen enthalten, die bei dieser Messbedingung auftreten (also z.B. auch das Rauschen der Referenz, das du in deiner Betrachtung wegdefinieren möchtest). Würde man ein anderes Signal nehmen, dann wäre der Effektivwert des Signals anders, der SNR bekäme im Datenblatt einen anderen Zahlenwert, und der SINAD wäre nicht mehr bestimmbar (weil ein nicht-sinusförmiges Signal von Haus aus Oberschwingungen hat, auch wenn der ADC selbst nicht verzerrt). Deine eigentliche Frage ist jetzt, ob der per Sinus bestimmte Effektivwert des Rauschens auch für andere Signalformen am Eingang gilt. Eine eindeutige Antwort darauf gibt es imho nicht. Bei hochauflösenden ADCs, deren Eigenrauschen mehrere Quantisierungsintervalle überdeckt, dürfte deine Annahme in erster Näherung hinkommen. Der Effektivwert des Rauschens aus der SNR-Spec sollte dort halbwegs zu der Standardabweichung des Histogramms der Messwerte bei Gleichspannungsmessung passen. Zumindest dürfte es noch die am besten begründete Annahme sein, die man machen kann, wenn der Hersteller einen SNR spezifiziert aber keine Messwerthistogramme für Konstantspannungsmessungen zeigt. Bei niedrig auflösenden ADCs und rauscharmen ADCs dürfte deine Annahme dann zunehmend schlechter passen. Ist aber nur meine Einschätzung, eine belastbare Spec dazu dürftest du kaum finden. Manche Hersteller liefern beides (SNR gemessen mit Sinus und Histogramm gemessen mit Gleichspannung, siehe z.B. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad7606_7606-6_7606-4.pdf) Du kannst daran ja mal überprüfen, wie gut deine Annahme zumindest bei diesem Baustein passt.
Bei einem idealen Signal wäre kein Rauschen zu erwarten, d.h. der Ausgabewert des Wandlers wäre immer gleich. Wenn man aber - bei meinem Gedankenbeispiel - 5 V Signalbereich und 1000 Stufen eine Spannung anlegt, die genau in der Mitte zwischen 2 Werten liegt und dieser eine Rauschspannung von 5 mV überlagert (reine Wechselspannung ohne Gleichspannungsanteil), dann liefert der Wandler in 50% der Fälle den unteren und im Rest der Fälle den höheren Wert. Hier kann man über die Häufung feststellen, dass die Spannung genau in der Mitte zwischen den Schwellen liegt. Aber noch einmal zurück zur ursprünglichen Frage: Der Wandler selbst hat kein SNR - deshalb meine Erläuterungen. Die SNR-Angabe in einigen Datenblättern bezieht sich auf genau definierte Anwendungsfälle z.B. nach dem Motto: "Wenn man bei dem Wandler den maximalen Aussteuerbereich ansetzt und durch seine Auflösung eine Stufenhöhe von xx mV hat, dann verhält sich dieses "Quantisierungsrauschen" zur Eingangsspannung wie ..... Das kann man dann auch in logarithmischem Maßstab in dB umrechnen und ins Datenblatt aufnehmen.
Die Bandbreite spielt auch noch mit. Faustformel: Halbieren der Bandbreite bringt ein zusätzliches Bit Auflösung, unter bestimmten Nebenbedingungen. Wenn ein konkreter ADC genannt wäre, könnte man dem TO das Datenblatt erklären.
Der Zahn der Zeit schrieb: > Und da muss ich dem Matthias etwas widersprechen Leute, ich habe auch extra deswegen 'im Allgemeinen' geschrieben. Ich will jetzt nicht auf die Feinheiten des Wortes 'Noise' eingehen, aber es gibt im Englischen nicht so viele Wörter, um 'Rauschen' von anderen Geräuschen zu unterscheiden. 'Pink Noise' z.B. ist das 'rosa Rauschen'. Mit SNR ist also das Verhältnis vom Nutzsignal zu irgendwelchen unterliegenden Geräuschen gemeint. Aber diese Geräusche sind in der Elektronik nun mal meist Rauschen.
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