Eigentlich steht die Frage komplett in Betreff. Ich möchte einen CCD Liniensensor über USB auslesen. Die Software lassen wir mal aussen vor, das Grundgerüst dafür steht und funktioniert. Jetzt geht es mir darum die Schaltung rum um den ADC aufzubauen. Es soll ein 12bit ADC mit parallelen Bus werden der über einen µC eingelesen wird. Nun stellt sich mir die Frage, wie ich die Spannungsversorgung des analogen Teils vom digitalen trenne. Der ADC hat ca. 0,3 LSB Rauschen und das möchte ich natürlich gerne nutzen. Mir fehlt leider die Erfahrung wie sauber die 5V vom USB Port kommen. Sind ja alles Schaltregler. Allerdings schaffen es andere Audio über USB mit 24bit sauber einzulesen. Benötige ich für die läppischen 12bit überhaupt eine Siebung? Reicht für die Entkopplung vom analogen Teil schon der lineare 3,3V Spannungsregler des µC? Über Erfahrungen, Tips oder Links auf ähnliche Projekte wäre ich sehr dankbar. Folgende Vorgaben, falls für das Problem relevant. - Stromversorgung über USB - 12bit ADC 5V= - 500k Samples/sek - µC 3,3V= Steffen
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Ste N. schrieb: > Reicht für die Entkopplung vom analogen Teil schon der lineare 3,3V > Spannungsregler des µC? Welchen meinst du konkret? Was der leistet, sollte in dessen Datenblatt stehen. Ggf. kann man mit einem L/C Filter nachhelfen. Sind Masseschleifen eventuell ein Thema? Wenn dein ADC einen separaten Referenzeingang hat, ist dessen Versorgungsspannung in der Regel weniger kritisch. Nur die Referenz muss sehr stabil und rauscharm sein. Dafür gibt es wiederum eigene IC (Referenzquellen).
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Ste N. schrieb: > Mir fehlt leider die Erfahrung wie sauber die 5V vom USB Port kommen. Bestenfalls lala. > Sind ja alles Schaltregler. Eben. > Allerdings schaffen es andere Audio über USB > mit 24bit sauber einzulesen. Hast du das nachgemessen? > Benötige ich für die läppischen 12bit > überhaupt eine Siebung? Ja. > Reicht für die Entkopplung vom analogen Teil > schon der lineare 3,3V Spannungsregler des µC? Kann sein, muss nicht. Aber wenn der den Mikrocontroller versorgt, sollte man damit nicht direkt den Analogteil versorgen, da kommen zuviele Störungen rein. > - Stromversorgung über USB > - 12bit ADC 5V= Hmm. Das wird dann aufwändiger, denn die 5V vom USB können auch mal nur 4,7V sein. Nutze lieber einen 3,3V ADC, den kann man leicht per Linearregler versorgen. > - 500k Samples/sek > - µC 3,3V= Die 5V vom USB über LC-Filter an einen Linearregler führen, z.B. LM1117. Der versorgt dann nur den Analogteil. Ein 2. Linearregler versorgt den Mikrocontroller. Das Layout ist dabei auch wichtig. Analog- und Digitalteil sollten räumlich getrennt sein und sich nur sternförmig am Mikrocontroller treffen. Eine durchgehende Massefläche für alles.
Nemopuk: > Welchen meinst du konkret? Was der leistet, sollte in dessen Datenblatt > stehen. Konkret habe ich noch gar keinen auf dem Schirm, bin ja noch in der Findungsphase ;) Nemopuk: > Sind Masseschleifen eventuell ein Thema? Will ich sternförmig vom USB Anschluß verlegen. Ein Strang zum ADC der andere zum 3,3V Regler und von da zum µC. Natürlich werden alle IC ordentlich mit Kondensatoren auf kurzest möglichen Wege abgeblockt.
Falk B.: > Hmm. Das wird dann aufwändiger, denn die 5V vom USB können auch mal nur > 4,7V sein. Nutze lieber einen 3,3V ADC, den kann man leicht per > Linearregler versorgen. Das ist natürlich blöd und geht so leider nicht. Der CCD Sensor benötigt zwingend 5V und da hängt dann auch der OPV und ADC dran. Also mit Schaltregler auf 8V und dann mit Linear wieder zurück auf 5V? Falk B.: > Das Layout ist dabei auch wichtig. Analog- und > Digitalteil sollten räumlich getrennt sein und sich nur sternförmig am > Mikrocontroller treffen. Eine durchgehende Massefläche für alles. Wie meinst Du das? Durchgehende Massefläche für alles und sternförmige Masseführung. Beißt sich das nicht?
Ste N. schrieb: >> Hmm. Das wird dann aufwändiger, denn die 5V vom USB können auch mal nur >> 4,7V sein. Nutze lieber einen 3,3V ADC, den kann man leicht per >> Linearregler versorgen. > > Das ist natürlich blöd und geht so leider nicht. Der CCD Sensor benötigt > zwingend 5V und da hängt dann auch der OPV und ADC dran. > Also mit Schaltregler auf 8V und dann mit Linear wieder zurück auf 5V? Kann man machen. 7V sollten für einen LDO reichen. > Falk B.: >> Das Layout ist dabei auch wichtig. Analog- und >> Digitalteil sollten räumlich getrennt sein und sich nur sternförmig am >> Mikrocontroller treffen. Eine durchgehende Massefläche für alles. > > Wie meinst Du das? Durchgehende Massefläche für alles Ja. > und sternförmige > Masseführung. Beißt sich das nicht? Wenn ich ne Massefläche hab, kann ich keine sternförmige Masse haben. Masseflächen sind meistens die bessere Wahl.
Ste N. schrieb: > Allerdings schaffen es andere Audio über USB > mit 24bit sauber einzulesen und wieder einer der auf die Werbeversprechungen reinfällt. 16bit = 96db. 24bit = 144 db. Selbst sehr gute Audio Teile schaffen nur ca 110db auch wenn 24Bit Wandler verbaut sind. Ohne besondere Massnahmen ist bei etwa 70 db Schluss. Das entspricht etwa 11bits. Achte insbesondere auf die Vref. Ich kann mich ein Projekt erinnern wo die A/D Performance erst mit einer extern erzeugten aufwendig gefilterten Vref gut war.
Thomas Z.: > und wieder einer der auf die Werbeversprechungen reinfällt. > 16bit = 96db. 24bit = 144 db. Also wenn ich meinen Tascam US-1x2HR so höre, das klingt schon verdammt Geil! Ob das nun 110 oder 140bd Rauschabstand sind, drauf gesch... klingt um Welten besser als der Sound direkt aus dem PC und das bekommen die mit den 5V der USB Schnittstelle hin. Das finde ich schon krass! Mir würden die 70db ja völlig reichen, viel mehr schafft der ADC eh nicht. Thomas Z.: > Achte insbesondere auf die Vref. Ich kann mich ein Projekt erinnern wo > die A/D Performance erst mit einer extern erzeugten aufwendig > gefilterten Vref gut war. Eigentlich möchte ich die interne Vref des ADC benutzen, AD9220. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad9221_9223_9220.pdf
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Ste N. schrieb: > Reicht für die Entkopplung vom analogen Teil schon der lineare 3,3V > Spannungsregler des µC? Also damit Spannungsregler regeln, muss es kleine Abweichungen in der Ausgangsspannung geben, sie sind nicht rauschfrei. Und für Spannungsänderungen die schneller sind als der Regler regelt gibt es die berühmten Abblockkondensatoren am Spannungsreglerausgang. Du wirst mit beiden also die Störungen vom USB Eingang nicht ganz los. Nun sollte ein A/D Wandler sich nicht auf seine Versorgungsspannung beziehen, sondern auf eine Referenzspannung die 1000 mal stabiler ist. Und mit der hast du dann keine Probleme mehr.
Michael B. schrieb: > Nun sollte ein A/D Wandler sich nicht auf seine Versorgungsspannung > beziehen, sondern auf eine Referenzspannung die 1000 mal stabiler ist. > Und mit der hast du dann keine Probleme mehr. Guter Einwand, aus der Richtung habe ich das bisher gar nicht gesehen. Dann werde ich vorsorglich zur integrierten auch eine externe Vref einplanen. Falls es mit der internen nichts wird, kann ich dann immer noch die externe bestücken.
Mit 5V Versorgungsspannung kannst du allerdings keine 5V Referenzquelle betreiben*. Weder extern noch intern. *) Außer du nimmst die Versorgungsspannung als Referenz. Aber dann hast du halt viel Rauschen drin.
Nemopuk schrieb: > Mit 5V Versorgungsspannung kannst du allerdings keine 5V Referenzquelle > betreiben*. Weder extern noch intern. Vref hat 1V bzw. alternativ 2,5V. Die 5V für den ADC ist seine Versorgungsspannung.
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Ste N. schrieb: > Allerdings schaffen es andere Audio über USB > mit 24bit sauber einzulesen. Meinst du nicht das die Daten digital über die USB Leitung gehen? Das heißt die USB Übertragung selbst hat auf dein Audiosignal keinen Einfluss.
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Falk B. schrieb: > Die 5V vom USB über LC-Filter an einen Linearregler führen, z.B. LM1117. Wenn es die Stromaufnahme der Analogschaltung erlaubt, was meistens der Fall ist, opfere ich oft weiter ca. 0.3V für einen gemütlichen RC-Tiefpass. Die meiste Analogelektronik hat gar nicht so sehr ein Problem mit Versorgungsspannungschwankungen, sondern mit der Frequenz der Schwankungen. Schon ab 100Hz kann es mit der PSRR kräftig in den Keller gehen.
Veit D. schrieb: > Meinst du nicht das die Daten digital über die USB Leitung gehen? Am anderen Ende der Leitung hängt aber ein USB-Audio-Codec, der vorgibt, 24 Bit aufzulösen, und der via USB mit Strom versorgt wird ...
Veit D. schrieb: >> Allerdings schaffen es andere Audio über USB >> mit 24bit sauber einzulesen. > > Meinst du nicht das die Daten digital über die USB Leitung gehen? > Das heißt die USB Übertragung selbst hat auf dein Audiosignal keinen > Einfluss. Darum geht es doch gar nicht! Sondern daß man, wenn denn WIRKLICH 24Bit nahezu rauschfrei abtasten will, einen SEHR saubere Betriebsspannung und eine SEHR gute ADC-Schaltung braucht.
Hallo, gut, dann hatte ich es falsch verstanden. Danke.
Ste N. schrieb: > Allerdings schaffen es andere Audio über USB > mit 24bit sauber einzulesen. Nö, das ist nur Goldohrengeschwafel. Ein leichter Luftzug (Temperaturänderung) reich aus, und von den 24 Bit sind vielleicht noch 12 Bit übrig. Ich hatte mal versucht, Audio ADCs, DACs für Meßaufgaben zu verwenden. So schnell kannst Du nicht kieken, wie die Testplatine im Mülleimer landete. Bei Audio kommt es bestenfalls auf kurzzeitige Monotonie an, die Genauigkeit darf ruhig unterirdisch sein. Ein 34401A oder 3458A kannst Du nicht mit Audio Schrott aufbauen.
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