Delta-Sigma AD-Wandler

Hallo,

ich baue an einer Schaltung zur AD-Wandlung eines Sensorsignals. Der Sensor liefert ein analoges Signal mit einer oberen Grenzfrequenz von ca. 30Hz, dann wird das Signal schwächer, aber höhere Frequenzen bis ca. 300Hz sind auch noch meßbar.

Bisher habe ich dem Sensor zur Verringerung des Rauschens und wegen des Abtastgesetzes ein aktives Tiefpaßfilter nachgeschaltet und dann mit einem schnellen 16bit-Wandler gewandelt.

Jetzt würde ich gerne zwecks Preisersparnis einen langsamen DeltaSigma-Wandler nehmen, mit ca. 200Sps abtasten und auf den Tiefpaß verzichten. Laut Datenblatt hat so ein Wandler ein digitales Filter eingebaut, ich habe aber nicht wirklich verstanden, warum.

Was meint Ihr, ob das geht? Wichtig ist mir auch, daß das Rauschen des Sensors (0,1mV/Wurzel(Hz)) nicht schlechter wird als mit der Schaltung mit aktivem Filter.

Gruß, Kerner.

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Martin Kerner
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Martin Kerner schrieb:

on

Hallo,

dann m=FCsstest Du doch aber mit etwa 600 Sps abtasten um auf den analoge= n=20 Tiefpa=DF verzichten zu k=F6nnen.

Das DeltaSigma Prinzip m=FCsste doch eine Grenze f=FCr die h=F6chste zul=E4= ssige=20 Anstiegsgeschwindigkeit des Eingangssignals setzen, wird das eingehalten?=

Bye

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Uwe Hercksen

Die Eingangsstufe wird eventuell ähnlich wie beim Deltamodulator einen Sinus dem sie von Frequenz/Ampliude nicht folgen kann auf ein Dreieck mit reduzierter Amplitude vermindern. Der hat natürlich ein paar harmonische Oberwellen die eventuell das folgende digitale Filter nichtmehr voll wegbekommt. D.h. es wird sich zwar eine Dämpfung ergeben, aber nichtlinear und mit Resten bei höheren Frequenzen die durchkommen. Wahrscheinlich wäre Test mit Sinusgenerator an Muster aufschlußreicher als Blick ins Datenblatt für unübliche Betriebsart.

Abgesehen davon daß ein 300 Hz Signal mit 200 Hz zu samplen immer konventionell Aliasinganteile nach unten klappt.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Hallo,

Vielleicht solltest Du mal den geplanten Typen nennen.

Zumindest im Digital Audio Bereich haben die Delta-Sigma-Wandler eine intern deutlich höhere Samplingfrequenz (z.B. 3,072MHz für einen 16Bit fs=48kHz-Wandler) mit 1 Bit Auflösung. In Verbindung mit den eingebauten digitalen Filtern unterdrücken diese Wandler dann wirkungsvoll den Bereich von in diesem Beispiel 24kHz-1,512MHz. IMHO war das ja genau der Durchbruch der Delta-Sigma-Wandler. Man konnte sich die aufwendigen und kritischen Filter im Audiobereich sparen und durch simple RC-Kombinationen ersetzen, weil die Delta-Sigmas durch die hohe interne Abtastfrequenz Aliasing erst bei wesentlich höheren Frequenzen erzeugen.

Was ich leider nie ganz verstanden habe, ist das Verhältnis Oversampling bei 1 Bit zu Anzahl der Bits. In meiner Vorstellung ist zur Gewinnung von 2 Bits aus einem Bit ein 2:1 Oversampling nötig - also fs=96kHz bei 1 Bit um

2 Bits bei fs=48kHz zu erreichen. Wie die Wandler aber aus der 64fachen Frequenz 16 oder mehr Bits bekommen? ... ich würde sagen, es gehen nur 6.

Ich kenne die langsamer wandelnden Delta-Sigmas zu wenig, aber es wäre naheliegend, wenn diese auch intern höher samplen und dann per digitalem Filter mehr Bits gewinnen würden. Dann sollte Deine Anwendung ohne Probleme mit einem einfachen RC am Eingang laufen. Kritisch ist das Layout aber dennoch - fs/2 existiert trotzdem, wenn auch bei höheren Frequenzen. Und diese fs/2 werden nur zu gerne von Schaltnetzteiloberwellen oder bei EMV-Tests getroffen. Bei Ersteren wird das kritische Frequenzband natürlich erst in der Serie zufällig vom Schaltnetzteil getroffen ;-)

Tom

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Thomas Langhammer

ing=20

on 2=20

Bit um=20

Das stimmt falls du wirklich nur =FCberabtastest. Dann verteilt sich das Quantisierungsrauschen gleichm=E4ssig =FCber den gesamten Frequenzbereich=

und nach der Tiefpassfilterung bleibt nur noch die H=E4lfte des Rauschens=

=FCbrig.

en=20

r 6.

Doch es gehen mehr. Normalerweise w=FCrde ja die Quantisierungsrauschleistungsdichte zwischen 0 und fs/2 konstant sein. Bei einem Delta-Sigma Abtaster ist das anders. Die Quantisierungsrauschleistung wird so umgeformt, so das der Gro=DFteil der=

Rauschleistung in den Frequenzbereich f=E4llt den wir eh sp=E4ter wegfilt= ern.

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Jan

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Jan Lucas

Martin Kerner schrieb:

on

Wenn du 30Hz Signalbandbreite hast, brauchst du hinter dem Dezimierer=20

60 Sps.

Bei einem Modulator 1. Ordnung ergeben sich z.B. folgende Verh=E4ltnisse OSR SNR[dB] Aufl=F6sung

32 48 7 64 57 9 128 66 10 256 75 12

Aufl=F6sung ist der Wert den du bei guter Filterung erreichen kannst, abe= r nicht musst.

Ich kann dir ein OO-Sheet geben, das dir die Werte berechnet. Einen einfachen Einstieg bietet:

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Bye Tom

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Thomas Reinemann

Hallo Jan,

Danke! Das ist eine gute Erklärung für den Noise-Shaper :-)

Tom

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Thomas Langhammer

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