Sigma-Delta-Wandler

"Sven Schulz" schrieb im Newsbeitrag news:45fd51c9$0$15945$ snipped-for-privacy@newsspool4.arcor-online.net...

Das Verstaendnis fuer Sigma-Delta kommt wohl erst, wenn man A/D und D/A-Wandlung direkt nebeneinander verfolgt, und den Einfluss, der entsteht, wenn sich das Signal waehrend der Wandlung veraendert, im Vergleich zu einem 44.1Ksps/16bit Flash-Wandler.

Sven Schulz schrieb:

Man presst ihn auf CDs...

Andere A/D-Wandler rauschen nicht?

Gruß Dieter

Hach, und der Klang erst, Deltamodulation bei 12kbit/sec, und per FSK über Funk übertragen...berauschend :-)))

Sven Schulz schrieb:

...und das Applet bei AD gefunden...

AoE kann. Eine einfache Beispielschaltung war da ja schon mal auf dem Einband ;-). Der Wandler ist erst mal ein Bitstrommodulator, das hast du ganz richtig gesehen. Trivialerweise könnte man jetzt einfach eine Sekunde lang die Bits zählen und hat dann eine digitale Anzeige. Da der Wandler aber nicht weiss, wie lange du zählen tust, wandelt er immer weiter und fängt nicht wieder bei Null an. Es geht also keine Information durch das Auslesen verloren, AKA Rundungsfehler. Zählst du 2 Sekunden lang, hast du ein echtes Bit mehr an Auflösung und, theoretisch zumindest, auch an Genauigkeit. Damit das in der Praxis funktioniert und man sich nicht etwa wieder neue Artefakte wie fixed pattern noise einfängt, wird allerdings sowohl der Modulator wie auch der eigentliche Wandler aufwändiger und komplizierter. Am besten kauft man sich das Expertenwissen in Form eines fertigen Chips ;-). Siehe etwa Datenblatt LTC2400. Solche Wandler braucht man insbesondere wenn man niedere DNL braucht d.h unterschiedliche "Stufenhöhe" bis hin zu missing codes äusserst stören würden, etwa bei Pulshöhenstatistiken und dergleichen. Daher halten sich auch Prinzipien wie single slope.

Ganz so ist das nicht.

Zunächst: Es wird im einfachsten Fall die Differenz zwischen dem analogen Wert (+/- Spannung) des letzten gewandelten Bits und dem Eingangssignal gebildet.

Diese _analoge_ Differenz wird - ganz wichtig - auf einen _Integrator_ gegeben und dann erst abgetastet, d.h. zu einem bestimmten Zeitpunkt (Clock!) wird das - beim Einbit-Sigmal/Delta - Vergleichsergebnis größer/kleiner Null am Ausgang des Sigma Delta Wandlers in ein FlipFlop übernommen.

Das ganze Teil nennt sich Sigma Delta Modulator.

It depends ...

Der Bitstrom wird auf einen digitalen Tiefpass (CIC/IIR/FIR) gegeben und danach (bzw. in diesen integriert) unterabgetastet.

Ggf. findet für komplexere mehrstufige Sigma-Delta-Modulatoren auch eine komplexere Umsetzung statt, man kann z.B. den Modulationsprozess digital nachbilden und so wegen der _analogen_ Differenz am Eingang und der Linearität des/der Integratoren wieder auf den Eingangswert zurückrechnen.

Zum wirklichen Verständnis kommt man um etwas Mathematik nicht herum (Darstellung per Laplace/s-Ebene), nur soviel:

Der Integrator bedingt wegen seiner gegenüber z.B. einer Delta-Modulation verlagerten Position, dass das Quantisierungsrauschen primär hochfrequenter Natur ist.

Damit läßt es sich wunderbar per digitalem Tiefpass abschneiden.

Den Sigma-Delta Wandler sollte man primär in der Frequenzebene betrachten, es kommt weniger auf die absolute Genauigkeit als auf die korrekte Darstellung des Frequenzspektrums des konvertierten Signals an.

Gruß Oliver

"Dieter Wiedmann" schrieb im Newsbeitrag news:45fd56b2$0$15950$ snipped-for-privacy@newsspool4.arcor-online.net...

Kann ich mir nur vorstellen wenn die DA-Wandlung auch über eine solche merkwürdige Schaltung läuft..

Rauschen? Ich meinte eher die grundsätzliche Funktionsweise. Andere AD-Wandler sind sehr einfach zu verstehen.

Sven

"Rolf_Bombach" schrieb im Newsbeitrag news:45fd699d$1 snipped-for-privacy@news.bluewin.ch...

Irgendwann brauche ich, als derjenige der am AD-Wandler hinten dranne die Daten abschaufelt, einen ganz klaren Wert der, in engen Grenzen, dem analogen Eingangswert entspricht. Ich wüßte nicht wie ich dem Bitstrom irgendeine Information abgewinnen kann. Fertige ICs sind nett, ersetzen aber nicht das Denken. Oft wird dann irgendwas an ICs eingesetzt und keiner kapiert es.

Sven

Wenn du mir einen Literaturtip (oder Link) geben kannst wäre das für mich sehr hilfreich. Arbeiten im S-Bereich und Frequenz-Bereich ist für mich nichts ungewöhnliches.

Sven

Sven Schulz schrieb:

man SACD.

Gruß Dieter

|> Irgendwann brauche ich, als derjenige der am AD-Wandler hinten dranne die |> Daten abschaufelt, einen ganz klaren Wert der, in engen Grenzen, dem |> analogen Eingangswert entspricht. Ich wüßte nicht wie ich dem Bitstrom |> irgendeine Information abgewinnen kann.

Einfach filtern und dabei dezimieren :-)

Hallo Sven,

Hatte Dir doch schon jemand gegeben: Art of Electronics. Ok, hier also ganz genau. Seite 628 und Figure 9.57. Anfang von Chapter 9.21, was es vermutlich auch in der deutschen Ausgabe waere. Dort steht auch drinne, wie man hinten dranne die Daten herausknirzt ;-)

Im Prinzip zaehlst Du ueber einen stets festen Zeitrahmen die Anzahl von Einsen gegenueber der Gesamtanzahl von Taktzyklen. Die Einsen geteilt durch die Gesamtzahl der Zyklen mal Full Scale Wert ist dann das Messergebnis.

Sven Schulz schrieb:

Durch einen digitalen Tiefpaßfilter schicken? Dessen Ausgang kann dann ja auch gerne mehr als 1 Bit Breite haben.

Im primitivsten Fall einfach die Summe über die -sagen wir- letzten 256 Bits für ein 8-Bit Signal. Aber es gibt natürlich bessere Filter...

Gruß, Jürgen

Norsworthy, S. R., Schreier, R., Temes G. C., "Delta Sigma Data Converters: Theory, Desigm and Simulation", Wiley-IEEE Press, 1996

Gruss Klaus

U. Zölzer, Digitale Audiosignalverarbeitung, B.G. Teubner 1997.

Gruß Oliver