derzeit bin ich bei der Analyse eines digitalen Beschleunigungssensors von Analog/Device. Dabei taucht die Beziehung zwischen Rauschen und Auflösung auf. Die Auflösung ist doch die Taktrate, mit dem ich das Puls-Breiten modulierte Signal abtasten kann. Je höher die Taktrate, desto höher die Auflösung. Oder? Bedeutet das auch eine höhere Bandbreite? Was für einen EInfluss hat das Rauschen?
Ich weiß, für viele Gurus sind das dumme Fragen, aber wenn Ihr mir helfen könntet, wäre ich um eine Wissenslücke ärmer.
Wäre gut zu wissen: a) den Typ b) wie das Signal in Controller eingelesen werden soll.
Das Problem ist teilweise, daß das Rauschen bei den Teilen nicht nur analoges Rauschen ist, sondern auch Schaltspikes des Demodulators. Bei einem digitalen Ausgang wird man dann eventuell kein konventielles Tiefpaßfilter nehmen, sondern rank-order, median usw. Hängt aber auch davon ab was der Controller für Rechenleistung hat. Wenns mangelt bleibt halt nur Averager übrig.
Das Wort Auflösung ist da missverständlich. Bei der Analog-digital- Umwandlung hat man es mit zwei Vorgängen zu tun, die man getrennt betrachten sollte. Zum einen ist es eine zeitliche Diskretisierung, d.h. man betrachtet das Signal zu einem ganz kurzen Zeitpunkt genügend oft. Je höher man die Abtastrate wählt, desto höher darf die Bandbreite es Tiefpassfilters sein, das vor den Abtaster geschaltet wird. Wenn man die Bandbreite eines Filters erhöht, bekommt man immer mehr Rauschen herein, egal was es für eine Anwendung ist. Da Bandbreite des Filters und Abtastrate sinnvollerweise gekoppelt sind, bedeutet höhere Abtastrate höhere *zeitliche* Auflösung. Ich weiß dann also genauer WANN ein Ereignis statt gefunden hat.
Der zweite Vorgang ist die Quantisierung, also der Zahlenbereich, den ich den Abtastwerten geben. Je groößer der Zahlenbereich bei gleichzeitig wachsender Genauigkeit des Wandlers bekomme ich eine höhere Auflösung in der Amplitude. Da ich beim Abschneiden auf einen vorgegebenen Zahlenbereich immer Rauschen hinzufügen muss, um auch Details zu erfassen, die kleiner als die kleinste Zahl sind, bedeutet, dass ich bei einem größeren Zahlenbereich weniger Rauschen hinzufügen muss. Je weniger Bits, desto mehr Rauschen und desto weniger Genauigkeit habe ich.
Noch etwas problematischer als rauschender Sensor an üblichem A/D-Wandler.
Der breitbandig rauschende Sensor hat einen 1pol RC-Tiefpaß als anti-aliasing-Filter nachgeschaltet und geht dann in den "A/D-Wandler". Das ist hier eine Schaltung die daraus ein PWM-Signal macht. Dessen Periode wird man über Widerstand Rset so wählen, daß man den 16 Bit Zähler im Controller voll nutzen kann, aber noch keine Gefahr für Überlauf >65535 durch Bauteilsstreuung, Drift, Temperatur hat. Und dann sowohl die highphase, als auch die lowphase mit 16 Bit auszählen und in Software verwursteln.
Die ersten zwei Worte in der Titelzeile des Datenblatts sind "low cost". Andererseits weist das Datenblatt ja auch darauf hin, daß man das Signal analog abgreifen kann. Dann hat man freie Wahl bezüglich Filter und A/D-Wandler. Man muß sich halt klar werden was man will: die Auflösung ( = Genauigkeit in nichtwackelnden Bits ) kriegt man nur hoch wenn man mit der Bandbreite ( = Reaktions- geschwindigkeit, effektiver samplerate ) runtergeht. Wenn man mit dem 1pol Filter und PWM die gewünschte Bandbreite/Auflösung nicht erreicht, kann man auf separaten A/D-Wandler, anderen Filter ausweichen, da steigen die Kosten bald aber schneller als der Nutzen.
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