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.
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).
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.
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.
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?
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Nö, das ist nur Goldohrengeschwafel. Ein leichter Luftzug
(Temperaturänderung) reich aus, und von den 24 Bit sind vielleicht noch
12 Bit übrig.
Beißt euch doch nicht an den 24bit fest, darum ging es mir gar nicht so speziell. Ich wollte damit nur sagen, das man auf den ein- oder ausgebenen Audiostream Null Rauschen oder Nebengeräusche hört und das über eine USB Spannungsversorgung. Über die interne Soundkarte hat man hingenen ein ständiges Gegrummel von irgendwelchen Bustakten drauf.
