Moin, folgendes Problem bei einer Filterung eines Signals für einen ADC f_ADC_sample: 500 kSps f_Signanateil_max: >250 kHz Amplitude bei f>250 kHz: 2V Auflösung des ADC: 2mV ich will natürlich möglichst nah an eine "brick-wall" Filterung ran, weiß aber auch, dass das natürlich 1. nicht möglich ist und 2. die Annäherung damit eben mit dem Umfang des Aufbaus wächst. Eine Grenzfrequenz von 60-128 kHz wäre allerdings wünschenswert. Ich hatte dafür eigentlich einen Filter 10. Ordnung vorgesehen. Das Problem ist allerdings, dass dieser eine neg. Offset von ca. -30 mV am Ausgang erzeugt (https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=ltc1569-7). Ich kann dies durch einen Hochpass korrigieren. Daraus folgt allerdings gleichzeitig, dass mir der DC Anteil meines Eingangssignals gefiltert wird. Wie würdet ihr das lösen? Entsprechend den oberen Angaben benötige ich eine Dämpfung bei 250kHz um 60 dB. Was würdet ihr da als sinnvoll ansehen?; - Offset des aktuellen Filters anders korrigieren, wenn ja, wie? - einen anderen Filter kleinerer Ordnung verwenden? - mehrere RC/LC-Filter kaskadieren? Vielleicht gibt es ja auch noch andere Lösungsansätze, die ich noch nicht im Kopf habe? Die Daten oben sind übrigens in Stein gemeißelt, daran kann ich leider nix ändern, auch wenn man üblicher Weise höher abtastet. Wäre das möglich müsste ich hier sicher keinen Beitrag eröffnen :) Danke vorab!
https://rf-tools.com/lc-filter http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPseikiLowkeisan.htm Ich probiere gerade selber so Filterzeugs. Ich werde an einem OPV ein Sallen Key Filter hinbauen, dahinter dann einen passives LC Filter und nochmal einen OPV mit Sallen Key. Edit: Das passt nicht wirklich zusammen. Passi schrieb: > f_Signanateil_max: >250 kHz > Amplitude bei f>250 kHz: 2V Passi schrieb: > Eine > Grenzfrequenz von 60-128 kHz wäre allerdings wünschenswert. Was ist die höchste Frequenz die du messen möchtest?
:
Bearbeitet durch User
Passi schrieb: > neg. Offset von ca. -30 mV am Ausgang erzeugt Welcher Wert wäre noch akzeptabel? Wurde der Wert gemessen? Welches Teilerverhältinis? Welche Speisung wurde verwendet? Wie war der Aufbau? Im Datenblatt findet sich der Hinweis: "A poor ground will increase DC offset, clock feedthrough, noise and distortion." Reicht es den Offset softwareseitig zu korrigieren?
Passi schrieb: > Ich hatte dafür eigentlich einen Filter 10. Ordnung vorgesehen. Das > Problem ist allerdings, dass dieser eine neg. Offset von ca. -30 mV am > Ausgang erzeugt Dann ist an dem Filter noch etwas faul. Was ist die Ursache für den Offset? Schaltplan?
Erstaunlich. Ein Posting mit wirklich allen Angaben und wo man sogar erkennt das jemand die Vorlesung zum Thema noch im Kopf hat. :) > Das Problem ist allerdings, dass dieser eine neg. Offset von ca. -30 mV am > Ausgang erzeugt Warum? Das ist doch mehr wie das Datenblatt sagt. Du koenntest das Filter natuerlich mit OPs selber hinzaubern, aber bei 10. Ordnung wird das mit den Kondensatoren vermutlich aufwendiger, besonders wenn deine Schaltung noch einen weiteren Temperaturbereich fahren soll. Vielleicht kannst du bei dem tollen Filter-IC das du da ausgegraben hast noch einen Servo-OP dranschalten der den Offset auf 0V regelt wenn dein Signal das zulaesst? Oder von Hand den Offset wegregeln wenn es nur eine einmalige Sache ist? Oder einfach den Offset ignorieren? Oder in Software immer rausrechnen? Fuer letzteres den Eingang kurzschliessen und eine 0-Messung machen. Fuer was wird das eigentlich? Ich finde es erstaunlich das jemand so einen Aufwand treibt und dann mit 10Bit zufrieden ist. Heute will doch jeder mindestens 16Bit und ist sauer wenn er mehr wie ein RC-Glied braucht. :) Und ich vermute mal hoehere Samplerate und einfacherer Filter willst du nicht? :-D Olaf
Passi schrieb: > Ich hatte dafür eigentlich einen Filter 10. Ordnung vorgesehen. Das > Problem ist allerdings, dass dieser eine neg. Offset von ca. -30 mV am > Ausgang erzeugt > (https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=ltc1569-7). Trau dich ruhig, statt einer Google Suchanfrage, die konkrete Typenbezeichnung LTC1569-7 oder einen Link auf das Datenblatt dieses integrierten 10th Order Tiefpass Filters anzugegben. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/15697fs.pdf
Bei fester Frequenz und fester gesiebter Betriebsspannung sollten sich deutlich weniger als 30 mV Offset ergeben. Ein erster Aufbau existiert wohl noch nicht? MfG
Angehängte Dateien:
-
Filter.jpg
25 KB
Guten Morgen, ich gehe erst einmal nach und nach auf alles ein: In the divide-by-4 or divide-by-16 modes, the output DC offset will typically change –9mV (–27mV) when the power supply varies from 3V to 5V (±5V). The offset is measured with respect to GND (Pin 3). Gustl B. schrieb: > Edit: > Das passt nicht wirklich zusammen. > > Passi schrieb: >> f_Signanateil_max: >250 kHz >> Amplitude bei f>250 kHz: 2V Es ist Okay wenn Signalanteile größer 250 kHz "abgeschnitten", mehr gibt eben der ADC nicht her, ich sagte ja bereits typischer weise tastet man deutlich höher ab. Harlekin schrieb: > Welcher Wert wäre noch akzeptabel? Auf den Filter folgt eine Verstärkung um Faktor 10 bzw 100. Daher würde ich gar keinen Offset drin haben, damit das Signal nicht unproportional verstärkt wird. Harlekin schrieb: > Welches Teilerverhältinis? Was genau meinst du damit? Harlekin schrieb: > Welche Speisung > wurde verwendet? +/-5V DC/DC Wandler (TVN 3-0921) über 4lagige Platine welche eine eigene GND-Plane besitzt Harlekin schrieb: > Wie war der Aufbau? Ich hatte ihn etwas verändert, und aus den Abbildungen aus dem Datenblatt abgewandelt. Ein direktes Beispiel für +/- 5V und etwa 160 kHz Grenzfrequenz war nicht angegeben. Aktueller Aufbau s. Anhang. Als R_ext wurde 8 kOhm gewählt. Harlekin schrieb: > Im Datenblatt findet sich der > Hinweis: "A poor ground will increase DC offset, clock feedthrough, > noise and distortion." Deshalb die GND-Plane. Unter anderem steht dort aber auch : In the divide-by-4 or divide-by-16 modes, the output DC offset will typically change –9mV (–27mV) when the power supply varies from 3V to 5V (±5V). The offset is measured with respect to GND (Pin 3). (Seite 9, Absatz DC-Offset). Der Offset scheint also "normal" zu sein. Von mehreren wurde angemerkt, ob man den Offset softwareseitig weg-rechnen kann. Aufgrund der möglichen folgenden Verstärkung wäre das eher zu vermeiden. Olaf schrieb: > noch einen Servo-OP dranschalten der den Offset auf 0V regelt wenn dein > Signal das zulaesst? kannst du das weiter ausführen was du meinst ? Unter Servo-OP finde ich nichts vernünftiges im Internet. Wie würdest du die Offset-Kompensation über Hand durchführen. Widerstände und einen Poti ? Vielen Dank schon einmal für die ganzen hilfreichen Beiträge!
Hallo, zu beachten gilt auch: "Therefore, the sampling frequency is twice the clock frequency and 64 times the filter cutoff frequency. Input signals with frequencies near 2 • fCLK ± fCUTOFF will be aliased to the passband of the filter and appear at the output unattenuated." Da hat einer das Dabla nicht ganz gelesen: "Harlekin schrieb: Welches Teilerverhältinis? Was genau meinst du damit? " MfG
Meine Erfahrung ist, dass ein Sälen key 4. Ordnung für Anti Aplias Filter in der Regel ausreicht. Entwerfe ihn einfach so, dass er ein Bessel verhalten hat. Das bringt dir konstante Gruppenlaufzeit und linearen Phasengang.
Mal abgesehen von deiner Filtergeschichte. Ein offset von 30mv ist OK solange der temperaturdrift klein bleibt. Du muss für solche genauen Anforderungen sowieso kalibrieren.
Passi schrieb: > the divide-by-4 or divide-by-16 modes, the output DC offset will > typically change –9mV (–27mV) when the power supply varies from 3V to 5V > (±5V). The offset is measured with respect to GND (Pin 3). > (Seite 9, Absatz DC-Offset). Der Offset scheint also "normal" zu sein. laut Schaltbild hast du doch den"divide by 1" mode -also ist der Offset eher zu groß. Passi schrieb: > +/-5V DC/DC Wandler (TVN 3-0921) dessen Ausgangsripple bzw. seine harmonischen können gerade auf 0Hz runtergemischt werden- eine ungünstige Kombination. Kannst du die Sache versuchsweise Mal aus einem sauberen Labornetzteil statt aus dem DCDC versorgen?
Passi schrieb: > Moin, folgendes Problem bei einer Filterung eines Signals für einen ADC > > f_ADC_sample: 500 kSps > f_Signanateil_max: >250 kHz > Amplitude bei f>250 kHz: 2V > Auflösung des ADC: 2mV Passi schrieb: > ich will natürlich möglichst nah an eine "brick-wall" Filterung ran, > weiß aber auch, dass das natürlich 1. nicht möglich ist und 2. die > Annäherung damit eben mit dem Umfang des Aufbaus wächst. Eine > Grenzfrequenz von 60-128 kHz wäre allerdings wünschenswert. 60-128 kHz sind kein Problem. Wir haben diese Filtertechniken immer scherzhaft als Kaffeefilter bezeichnet, weil die Grenzen so scharf waren, das Signale (wie bildhaft gesprochen) die Kaffeepulver enthielten sauber geblockt wurden, aber das Nutzsignal unverändert durchlies. Eben wie beim Kaffeefilter. Ich hab dir die Schaltung mal angehängt.
Passi schrieb: > +/-5V DC/DC Wandler (TVN 3-0921) Datenblatt TVN sagt: Switching frequency 100 kHz min. Pulse frequency modulation Damit wäre der Ripple mitten im Dich interessierenden Frequenzband. Oder hab ich was überlesen?
> kannst du das weiter ausführen was du meinst ? Unter Servo-OP finde ich > nichts vernünftiges im Internet. Wenn der Mittelwert deines Signals immer auf 0V geht dann koenntest du einen Teil abzweigen, integrieren und dann mit einem langsamen aber guten OP den Ausgang auf diesen Mittelwert regeln. Das hat man frueher wohl mal gemacht weil OPVs die irgendwas anders gut konnten in dem Bereich schlechter waren. Ich weiss leider die Nummer nicht, aber es gab dazu Applikationen von Linear und/oder AD. Kuck mal hier: http://sound-au.com/articles/dc-servo.htm Olaf
Passi schrieb: > Harlekin schrieb: >> Welches Teilerverhältnis? > > Was genau meinst du damit? Es ging mir um die Beschaltung an Pin 5 (divide 1 or divide-by-4 or divide-by-16 modes) zum Vergleich des Offsets mit den Angaben im Datenblatt.
Christian S. schrieb: > zu beachten gilt auch: > "Therefore, the sampling frequency is twice the clock frequency and 64 > times the filter cutoff frequency. Input signals with frequencies near 2 > • fCLK ± fCUTOFF will be aliased to the passband of the filter and > appear at the output unattenuated." Guter Hinweis: Also wird ein Vorfilter im Signalpfad benötigt.
Christian S. schrieb: > Genau. Mit Vorfilter vor dem Hauptfilter bitte. > > MfG Getaktete Filter sind nicht wirklich optimal. Ich würde die nur nehmen wenn man muss.
Ich habe eben gesehen, dass ich da irgendwie das die flasche Beschaltung des Filters hochgeladen habe. Ich habe mal die aktuelle Beschaltung hier erneut hochgeladen. Tut mir leid dafür! Pin 5 ist mit -5V verbunden, dadurch soll sich dem Datenblatt entsprechend ein Teilerfaktor von 1 einstellten. Christian S. schrieb: > zu beachten gilt auch: > "Therefore, the sampling frequency is twice the clock frequency and 64 > times the filter cutoff frequency. Input signals with frequencies near 2 > • fCLK ± fCUTOFF will be aliased to the passband of the filter and > appear at the output unattenuated." Für +-5V sollte sich folgendes einstellen: f_CLK = 8.192MHz f_CUTOFF = 256kHz (bei 5k Ohm R_ext) ich wähle hier 8kOhm um f_CUTOFF auf 160 kHz zu legen Meine höchstfrequenzen Signalanteile liegen bei etwa 700 kHz. Das sollte demnach also passen. Achim S. schrieb: > essen Ausgangsripple bzw. seine harmonischen können gerade auf 0Hz > runtergemischt werden- eine ungünstige Kombination. Kannst du die Sache > versuchsweise Mal aus einem sauberen Labornetzteil statt aus dem DCDC > versorgen? Eher schwieig, der Aufbau sitzt bereits auf einer Platine. Die Versorgungsspannung ist allerdings recht konstant. +4,975 V und - 4,980 Habe ich eben gemessen. Randolph schrieb: > Ich hab dir die Schaltung mal angehängt. Irgendwie kann ich die nicht sehen, hattest du vielleicht vergessen den Anhang hochzuladen? Burkhard K. schrieb: > Datenblatt TVN sagt: > Switching frequency 100 kHz min. Pulse frequency modulation > > Damit wäre der Ripple mitten im Dich interessierenden Frequenzband. Oder > hab ich was überlesen? Ja genau, ist allerdings über Abllockkondensatoren (100nF vor jedem IC und 10uF an den Ausgängen des DCDC-Wandlers) recht gut gepuffert. Olaf schrieb: > Wenn der Mittelwert deines Signals immer auf 0V geht dann koenntest du > einen Teil abzweigen, integrieren und dann mit einem langsamen aber > guten OP den Ausgang auf diesen Mittelwert regeln. Also wenn ich keinen DC-Anteil im Signal habe? Dann könnte ich doch auch gleich den Hochpass drin lassen, oder übersehe ich da etwas? Harlekin schrieb: > Es ging mir um die Beschaltung an Pin 5 (divide 1 or divide-by-4 or > divide-by-16 modes) zum Vergleich des Offsets mit den Angaben im > Datenblatt. Habe n=1 eingestellt (Pin4 auf Vs- kurzgeschlossen) Christian S. schrieb: > Genau. Mit Vorfilter vor dem Hauptfilter bitte. > > MfG Aber das würde doch nicht die -30mV erklären bzw kompensieren? Peter F. schrieb: > Christian S. schrieb: >> Genau. Mit Vorfilter vor dem Hauptfilter bitte. >> >> MfG > > Getaktete Filter sind nicht wirklich optimal. Ich würde die nur nehmen > wenn man muss. Wie schon im ersten Beitrag erwähnt, ich wäre gegenüber Vorschläge wie ihr die Filterung lösen würdet sehr offen. Egal ob der 1569-7 beibehalten wird oder nicht. Siehe: Passi schrieb: > Wie würdet ihr das lösen? Entsprechend den oberen Angaben benötige ich > eine Dämpfung bei 250kHz um 60 dB. Was würdet ihr da als sinnvoll > ansehen?; > > - Offset des aktuellen Filters anders korrigieren, wenn ja, wie? > - einen anderen Filter kleinerer Ordnung verwenden? > - mehrere RC/LC-Filter kaskadieren?
Passi schrieb: > Christian S. schrieb: >> Genau. Mit Vorfilter vor dem Hauptfilter bitte. >> >> MfG > > Aber das würde doch nicht die -30mV erklären bzw kompensieren? Es geht um Störungen, welche im Signalpfad eintreffen. Betreffend dem Offset finde ich folgenden Beitrag prüfenswert: Achim S. schrieb: > Passi schrieb: >> +/-5V DC/DC Wandler (TVN 3-0921) > > dessen Ausgangsripple bzw. seine harmonischen können gerade auf 0Hz > runtergemischt werden- eine ungünstige Kombination. Kannst du die Sache > versuchsweise Mal aus einem sauberen Labornetzteil statt aus dem DCDC > versorgen? Passi schrieb: > Peter F. schrieb: >> Christian S. schrieb: >>> Genau. Mit Vorfilter vor dem Hauptfilter bitte. >>> >>> MfG >> >> Getaktete Filter sind nicht wirklich optimal. Ich würde die nur nehmen >> wenn man muss. > > Wie schon im ersten Beitrag erwähnt, ich wäre gegenüber Vorschläge wie > ihr die Filterung lösen würdet sehr offen. Er hat oben ein Sallen-Key-Filter 4. Ordnung vorgeschlagen. Diesem würde ich einen passiven TP 1. Ordnung voranstellen, denn OPs sind nicht beliebig schnell, zudem könnten die Schutzdioden HF demodulieren. Peter F. schrieb: > Meine Erfahrung ist, dass ein Sälen key 4. Ordnung für Anti Aplias > Filter in der Regel ausreicht. Entwerfe ihn einfach so, dass er ein > Bessel verhalten hat. Das bringt dir konstante Gruppenlaufzeit und > linearen Phasengang. Die niedrigste Schaltfrequenz des DC-DC-Wandlers ist nicht optimal. Burkhard K. schrieb: > Datenblatt TVN sagt: > Switching frequency 100 kHz min. Pulse frequency modulation > > Damit wäre der Ripple mitten im Dich interessierenden Frequenzband.
Passi schrieb: > . Die Versorgungsspannung ist allerdings recht konstant. +4,975 V und - > 4,980 Habe ich eben gemessen. womit nachgemessen? ein Multimeter, das drei Nachkommastellen ausgibt, nutzt hierfür nichts. du musst mit dem Oszi in AC-Kopplung nachmessen, was sich im Bereich von einigen hundert kHz tut.
Angehängte Dateien:
-
5_1us.JPG
140 KB -
5_100us.JPG
130 KB -
-5_1us.JPG
130 KB -
-5_100us.JPG
130 KB
Habe das ganze mal über ein Analog Discovery gemessen. Das ist ein digitales Oszi mit "Differenztastköpfen" in Form von Jumperkabel. Habe 4 Screenshots angefügt: +5V gegen GND bei 1us +5V gegen GND bei 100us -5V gegen GND bei 1us -5V gegen GND bei 100us Was meint ihr dazu?
Angehängte Dateien:
-
AC_sch.jpg
430 KB -
AC.jpg
200 KB
So, im Ahnang Schaltung und AC Sweep einer Schaltung mit grob 2 MHz Grenzfrequenz und 12 dB Verstärkung für einen ADC mit differentiellen Eingängen. Das ist zuerst ein OPV in Sallen Key, dann ein LC Filter und am Ende ein Diff-OPV mit Sallen Key. Ob das wirklich so funktioniert ist noch unklar, wird aber über die Weihnachtstage getestet.
Ich würde mich auch erst mal von diesem Filter 10ter-Ordnung verabschieden! Der Vorschlag mit Tiefpass und Filter 4ter-Ordnung scheint mir wert, es auszuprobieren und mit Testmessungen mal zu sehen, was dein ADW dann liefert. Dann kannst du doch recht schnell entscheiden, ob du wirklich die Filterordnung erhöhen mußt. Gruß Rainer
Passi schrieb: > Habe das ganze mal über ein Analog Discovery gemessen. Das ist ein > digitales Oszi mit "Differenztastköpfen" in Form von Jumperkabel. > > Habe 4 Screenshots angefügt: > > +5V gegen GND bei 1us > +5V gegen GND bei 100us > -5V gegen GND bei 1us > -5V gegen GND bei 100us > > Was meint ihr dazu? Solche Messungen sind mit Vorsicht zu genießen. Welche Eingangsimpedanz haben die tastköpfe? Es Bann auch sein, dass deine 5V OK sind aber du etwas in deine tastköpfe einkoppelst. Alles schon erlebt weil die wenigsten wirklich wissen wie man rauschen wirklich misst.
Peter S. schrieb: > Es Bann auch sein, dass deine 5V OK sind aber du > etwas in deine tastköpfe einkoppelst Insbesondere ist das Analog Discovery ein USB-Oszi, d.h. die Qualität der Messungen hängt unmittelbar mit der jeweiligen Stromversorgung zusammen. Nimm ein richtiges Oszi - wenn möglich mit FFT.
Gustl B. schrieb: > wird aber über die > Weihnachtstage getestet. @Gustl B.: SK-LPs wird in der Literatur nachgesagt, dass sie bei hohen Frequenzen schwächeln: http://www.ti.com/lit/an/sloa024b/sloa024b.pdf , Fig. 8. Wäre interessant, ob Du das auch zu sehen bekommst.
Tja, ich habe keine Spekki. Ich kann aber mal am Eingang durchsweepen und gucken was der ADC hinter der Filterei als Amplitude sieht und das aufzeichnen.
...zumal die geschalteten Filter immer mehr Probleme mit sich bringen können, als sie lösen... Gruß Rainer
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.