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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC Nichtlinearitäten mit AC Kopplung


Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe ein Problem bei der Messung von Nichtlinearitaeten.

Ich habe ein ADC Board bei dem der Analogeingang AC-gekoppelt ist.
Um nun Nichtlinearitaeten zu messen wird ueberall angegeben,
dass man eine Rampe als Signal eingeben muss, bei der pro Sample
die Spannung um ein LSB ansteigt.
Wenn ich das mit meinem 10bit 2Gsps ADC mache dann ist die Rampe
512 ns lang und der Kondensator der AC Kopplung erzeugt mir
ein zusatzliche kruemmung durch die Kondensatorentladung.
So kann ichs also nicht machen.

Hat jemand eine Idee, wie man in so einem Fall vorgeht,
oder wo ich Informationen dazu finden kann.

Vielen Dank im vorraus

Konrad

Autor: Düsentrieb (Gast)
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doch geht schon...
wenn du ac koppelst, dann brauchste dc=0 für perfekten test:
man nehme 1lsb+, dann 1lsb-, 2lsb+, 2-, 3+, 3-...usw.
gibt dann quasi 2 rampen "gleichzeitig" , +dc bleibt 0 !

Autor: 1234 (Gast)
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Ueblicherweise wird fuer Nichtlinearitaeten eine DC Kopplung verklangt. 
Denn nur so laesst sich der Betriebspunkt einstellen. Dei AC Kopplung 
wabbert das Signal um den linearen Mittelwert plus irgend ein Offset.
Wenn man denn eine Rampe verwenden will, so kann die irgendweine 
Steilheit haben. Man kann eigentlich irgend eine Kurverform nehmen. Man 
kann ja zu jedem Zeitpunkt berechnene, oder messen was man hat, resp wie 
das system darauf reagiert. Solldenn eine statische oder eine dynamische 
Nichtlinearitaet gemessen werden ?

Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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also das versteh ich jetzt nicht,
wieso kann ich irgendeine Form drauf geben.
sobald mein signal in den Bereich der Zeitkonstante
des Kondensators kommt, habe ich eine Kondensatorentladung
zusaetzlich.
Ich hatte jetzt die Idee, dass ich einen schnellen Sinus
mit verschiedenen Amplituden drauf gebe, und die daraus
dann zu den Amplituden die zugehoerigen LSB's bestimme.
Geht das?
Und was meinst du mit statischer bzw dynamischer Nichtlinearitaet?

Autor: 1234 (Gast)
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Ja, das ist richtig. sobald das Signal in den Bereich der Zeitkonstanten 
des Koppelkondensators kommt muss man den mitberueksichtigen. Das sollte 
man in der Tat machen. Eine statische Nichtlinearitaet hat kein 
Zeitverhalten, eine dynamische Nichtlinearitaet hat ein Zeitverhalten. 
Bei einer Diodenkennlinie benoetigt man keine Frequenz um diese zu 
messen. Wenn man da nun mit wechselnden Amplitude drauf geht, bekommt 
man wechselnde Anteile von Oberwellen. Da nun aber auf die 
nichtlinearitaet zurueckzurechen ist mutig. Dann besser Unterhalb der 
Greqzfrequenzarbeiten und die Entladung beruecksichtigen.

Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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wenn ich aber eine Entladung auf der Rampe
drauf habe, dann verschiebt sich mein Nullpunkt irgendwie.
Das ist auch nicht wirklich befriedigend.
Wieso ist das mit den Nichtlinearitaeten aus den
Maxima zu bestimmen mutig?
Zudem bringt mir die Aussage mit dem Zeitverhalten
bei dynamischer und statischer Nichtlinearitaet nichts fuer mein
Verstaendnis. Was soll das bedeuten

Autor: 1234 (Gast)
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Eine Diodenkennlinie z.B ist eine statische Nichtlinearitaet. Die misst 
man sinnviollerweise mit einer DC Rampe. Mit AC ist der Betriebspunkt 
nicht bestimmt. Die Impedanz der Diode fuer AC ist verschieden, wenn man 
1uA Gleichstrom zusaetzlich durchlaesst, oder 1mA.

Wenn man sich fuer den nichtlinearen Teil eines Kondensators 
interessiert, dh dort wo die Kapazitaet von der Spannung abhaengt muss 
man eine dynamische Messung machen. Die RF Impedanz messen in 
Abhaengigkeit einer DC Vorspannung. Das ist eigentlich der ueblichere 
Fall. Nur AC bringt nichts. Nur DC bringt wenig.

Wenn man AC und CD kombiniert und beide variabel hat, hat man alle 
Moeglichkeiten, mit weniger ist man sehr eingeschraenkt.

Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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ich bin mir nicht sicher, ob du wirklich
mein problem verstanden hast.
Ich habe einen ADC der AC gekoppelt ist, und damit
jedes DC Signal schluckt.
Ich will keine Nichtlinearitaet von irgendwelchen
anderen Bauteilen messen, sondern
die differentielle bzw. integrale Nichtlinearitaet
des ADC's bestimmen.

Autor: 1234 (Gast)
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Aha. Danke. Ja. Da war ich aufm falschen Gleis. Da muss man sich erst 
schlau machen was das denn genau ist. Die meisten ADC haben eine 
Erklaerung dabei was genau damit gemeint ist. Und sonst hat 
NationalSemiconductor gute Application Notes. Also die Integral 
Nonlinearity ist die Abweichung jeden Codes von der Geraden. Dazu must 
du erstamal eine Gerade haben. Also 1024 punkte mit 0.5ns Abstand ergibt 
eine Rampe mit 512ns, wie du geschrieben hast. Der Koppelkondensator 
muss natuerlich sehr viel tiefer sein als die zugehoerigen 2MHz. zB 
2kHz. Falls die Koppelfrequenz naeher sein sollte, kann man sie 
rausrechnen. Ich seh die Probleme eher beim Erzeugen eines Dreieck mit 
2MHz.

Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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also das dreieck krieg ich hin,
aber an dem kondensator kann ich nichts aendern,
da ich die Schaltplaene von dem Board nicht habe.
Deshalb bin ich eben, wie mir jetzt auch in einer
Application Note von Analog Devices bestaetigt wurde,
auf die Idee gekommen von der Rampe weg und auf einen
Sinus zu gehen. Jedoch wird da nur gesagt, dass es
die Moeglichkeit gibt, aber nicht, ob diese gerade
auch fuer AC-gekoppelte ADCs gedacht ist.

Autor: 1234 (Gast)
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Was soll das Problem sein ? Du erzeugst rechnerisch den Dreieck laesst 
den durch einen Hochpass (Koppelkondensator) und vergleichst nachher die 
gemessenen Werte mit den Gerechneten. Nicht mit der Originalrampe.

Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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und wie soll ich den berechnen ohne
Zeitkonstante

Autor: 1234 (Gast)
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Doch, die Zeitkonstante ist das RC gebildet aus dem Koppelkondensator 
und dem Eingangswiderstand. Zum Einen muss die untere Grenzfrequenz 
spezifiziert sein. Daneben kan man diesen Hochpass messen. Eine Frequenz 
mit konstanter Amplitude einspeisen und dann die Frequenz erniedrigen 
bis die Amplitude auf 1/Wurzel2 absackt.

Autor: Konrad Wenzl (Gast)
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ich habe keine Schaltplaene,
also weiss ich auch nicht welche
Kapazitaet mein Kondensator hat.

Autor: 1234 (Gast)
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Die Funktion ist ein Hochpass. Lass doch einfach eine variable Frequenz 
rein. Wenn die digitalisierte Amplitude auf Eins-durch-Wurzel-Zwei 
abgesackt ist, ist das die Grenzfrequenz. Als modell kann eine einfaches 
RC dienen. Andererseits kann man so den ADC & Eingang komplett 
vermessen. Und dasselbe Filter auf den Dreieck anwenden. Dann weiss man 
wie man den Dreieck korrigieren muss.

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