Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Aufzeichnen eines 10 MSPS 1-bit Signals


von Gabriel S. (gschoe)


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Hallo zusammen,

ich habe ein Analogsignal, dass mit einem A/D-Wandler in ein 10 MSPS 
1-bit Signal gewandelt wird.
Kann ich das irgendwie aufzeichnen?
Es soll später wieder eingespielt werden.


Viele Grüße

Gabriel

: Bearbeitet durch User
von uwe (Gast)


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Was ist denn ein 20MHz PWM Signal?!

von Alpenmatrose (Gast)


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Gabriel S. schrieb:
> Kann ich das irgendwie aufzeichnen?

Klar.

von Gabriel S. (gschoe)


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Der A/D Wandler hat eine Samplerate von 10 MSPS und gibt einen 1-bit 
Datenstrom.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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Mit welcher Genauigkeit aufzeichnen ? Mit Fokus auf Frequenz, Jitter, 
Pulsbreite ? Und wie lange soll aufgezeichnet werden ?

Was soll das Ganze denn ?

von Thomas (Gast)


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Gabriel S. schrieb:
> Der A/D Wandler hat eine Samplerate von 10 MSPS und gibt einen
> 1-bit
> Datenstrom.

1Bit ist doch 0 oder 1!
Da kannst auch ein Digitaleingang eines AVR nehmen!

von Oleg A. (oga)


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Thomas schrieb:
> Da kannst auch ein Digitaleingang eines AVR nehmen!

Naja, je nachdem wieviel Daten er aufzeichnen möchte. Falls es etwas 
mehr sind, wäre eine serielle Memory zu erwägen.

von S. Landolt (Gast)


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Ihn dünkt', er sähe was mit Puls,
  und einer 20 drin.
Er guckt' nochmal und merkt', es war
  ein schräger Doppelsinn.
"Wenn das so weitergeht", sprach er,
  "dann wird das kein Gewinn."

von Helmut S. (helmuts)


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> Kann ich das irgendwie aufzeichnen?

Nur wenn du auch den dazu passenden Takt lieferst um damit einen 
Speicher zu steuern.

Alternativ müsste der Datenstrom auf Grund seiner Codierung 
selbsttaktend sein damit man aus dem Datenstrom allein den Takt 
zurückgewinnen kann.

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von PittyJ (Gast)


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Moderne Festplatten sollten von der Geschwindigkeit her in der Lage 
sein, dieses Signal aufzuzeichnen.

von W.S. (Gast)


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Gabriel S. schrieb im Beitrag #4137786:
> Der A/D Wandler hat eine Samplerate von 10 MSPS und gibt einen 1-bit
> Datenstrom.

Du schreibst Unsinn. Es sei denn, du hättest einen simplen Komparator. 
Sowas ist nämlich ganz exakt ein 1 Bit ADC.

Wahrscheinlich meinst du was ganz anderes, also schreibe das, was du 
meinst und nicht so einen zer-theoretisierten Kram.

Möglicherweise meinst du einen ADC mit seriellem Ausgang, aber was 
meinst du eigentlich, wieviel Lust die anderen haben, aus solchen 
Rätseln herauszuraten, um was für ein Bauteil es sich MÖGLICHERWEISE 
denn handeln könnte?

W.S.

von Gabriel S. (gschoe)


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Entschuldigung, dass ich eine scheinbar blöde Frage stelle.
Wie schon einige festgestellt haben, bin ich da in etwas reingestolpert, 
von dem ich wenig Ahnung habe.

Mir geht es hier nur um die Machbarkeit:

Das Analogsignal wird von einem Sigma-Delta-Wandler in ein 10 
MSamples/sec 1-bit Signal gewandelt um danach in einem DSP mit einem 10 
MGHz Takt verabeitet zu werden.
Das Signal vor dem DSP soll abgegriffen werden und aufgezeichnet werden 
um später wieder in den DSP eingespielt werden zu können.

von Ich (Gast)


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Gabriel: Das, worüber sich hier alle wundern, ist das "1 bit". Das heißt 
nämlich: Das Signal kennt genau zwei Zustände, Null oder Eins (low oder 
high). Dazu braucht man, wie die Vorredner shcon richtig angemerkt 
haben, keinen ADC, auch keinen Sigma-Delta-Wandler.
Bist Du Dir mit dem einen bit sicher? Könnte es vielleicht ein Byte 
sein? Das wären dann 8 bit, und zusammen mit den 10 MS/s schon eine 
spannende Aufgabe.

Sag einfach mal, um welchen AD-Wandler es geht, das dürfte uns allen 
weiterhelfen. Und dazu noch, wie lange Du das Signal aufzeichnen willst.

von Micha (Gast)


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Ich zweifle daran, dass du wirklich mit 10MSPS arbeiten musst und gehe 
davon aus, dass es völlig ausreichen würde, das Signal RC zu filtern und 
dann mit einem gewöhnlichen ADC relativ langsam abzutasten. Liege ich da 
möglicherweise richtig?

von Bastler (Gast)


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von Alexander V. (avogra)


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Also ich denke, ihn verstanden zu haben, analoges signal wird 
digitalisiert in seriellen bitstrom. der bitstrom soll mitgeschnitten 
und später wieder abgespielt werden. für mich ein einfaches und klares 
anliegen.
wie lang ist denn ein am stück aufzunehmendes signal? evtl. lässt sich 
sowas ganz ohne basteln zb mit nem einfachen logicanalyzer erledigen. 
gibt einige, die auch ausgeben können.
avr ist im prinzip auch möglich. wenn die quelle ein adc ist, hast du 
bestimmt auch ein taktsignal, entweder vom adc selbst, oder es wird in 
den adc eingespeist. in beiden fällen kann man evtl. das spi modul 
misbrauchen. zumindest ein DMA controller sollte vorhanden sein, um die 
daten zu transportieren. also in der avr welt wenigstens ein atxmega 
oder gleich ein kleiner arm.

viele grüße, alex

von Gabriel S. (gschoe)


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Das weiß ich auch nicht da der Sigma-Delta Wandler in einem ASIC 
integriert ist (in dem dann auch der DSP ist). Ich habe nur eine 
Signalbeschreibung und die sagt genau das: 10 MSamples/s und 1 bit 
(0/1).

RC und dann langsamerer ADC ist keine Option da das Informationsverlust 
bedeuten würde.

von Gabriel S. (gschoe)


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@Alex: das Signal wird mehrere Minuten lang, aber im Prinzip beliebig 
lang.
Ein Taktsignal liegt vor, ja.

von Antimedial (Gast)


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Gabriel S. schrieb:
> Sigma-Delta Wandler

Davon haben wohl einige hier noch nicht gehört. :)

Ein Sigma-Delta-Signal demoduliert man normalerweise mit einem 
Sinc-Filter. Das macht man meistens wohl mit einem FPGA. Inzwischen gibt 
es aber auch Microcontroller mit eingebauten Sinc-Filter. Die neueren 
STM32F4-Typen haben das zum Beispiel.

Man kann aber auch den Stream direkt aufzeichnen und weiter nutzen. Das 
wird im Audio-Bereich auch gemacht: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Direct_Stream_Digital

von Joe F. (easylife)


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Ich nehme an es geht um HD Audio (DSD256).
Die Bitrate ist 44100 * 256, also 11.2896 MHz.
Um den Datenstrom zu speichern, wandelst du den 1-bit Strom wieder in 
Bytes, also hast du eine Datenrate von 1.41MB/s.
Die Wandlung von 1 auf 8 Bit kann z.B. ein schnelles Schieberegister 
übernehmen.
Umgekehrt genau so.

D.h. du brauchst dann noch einen Prozessor, der an einem 8-bit Port mit 
1.4MHz sampeln und ausgeben kann, und die Daten in einen Speicher 
schreibt bzw. davon liest.

1-bit Audio ist übrigens so gut wie unbrauchbar, um in einem DSP 
verarbeitet im Sinne von inhaltlich verändert zu werden.

von Gabriel S. (gschoe)


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Es handelt sich nicht um Audio, daher auch tatsächlich 10MSPS und 
Verarbeitung im DSP.

D. h. technisch ist das möglich, das ist schonmal eine super Info! 
Danke!

Hast du ein Beispiel für so ein so ein schnelles Schieberegister und für 
ein Prozessor der das dann beispielsweise auf Ethernet ausgeben kann?

von Antimedial (Gast)


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Gabriel S. schrieb:
> Hast du ein Beispiel für so ein so ein schnelles Schieberegister und für
> ein Prozessor der das dann beispielsweise auf Ethernet ausgeben kann?

STM32F4. Womöglich kannst du dir sogar das Schieberegister sparen. Mit 
etwas Glück geht es über die SPI-Peripherie. Die ist im Prinzip auch 
nichts anderes als ein Schieberegister.

von Joe F. (easylife)


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Gabriel S. schrieb:
> D. h. technisch ist das möglich, das ist schonmal eine super Info!
> Danke!

Naja, mit DSD ist es möglich, diese einfache serialisierung und 
deserialisierung über Schieberegister zu machen, da der Audiostream an 
jeder beliebigen Stelle "geschnitten" werden kann.

Unklar ist, ob das in deinem Fall auch so ist.
Ist das Signal denn das "Rohsignal" des Delta-Sigma Wandlers?
Und wenn es tatsächlich in einem DSP bearbeitet werden soll, muss der 
DSP es in Samples wandeln.
Dadurch verliert man aber alle Vorteile das Rohsignal zu benutzen, und 
kann den ADC/DAC gleich samplebasiert arbeiten lassen, mit dem Vorteil 
weniger Daten verarbeiten zu müssen.

Ethernet weiss ich nicht, aber für USB könnten die Prozessoren von XMOS 
für dich in Frage kommen. Die können ein 12 MHz Signal auch locker 
direkt seriell einlesen und ausgeben.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian V. (sebi_s)


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Gabriel S. schrieb:
> mit einem 10 MGHz Takt

Aha. 10 Megagigaherz. Also 10 Petaherz? Das wird spannend.

von Helmut S. (helmuts)


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Um den Datenstrom abzuspeichern benötigst du unbedingt einen synchronen 
Takt zu den Daten. Der sollte von dem ASIC kommen. Hast du den?
Wenn du den nichts hast, dann wird es schwierig.

von Joe F. (easylife)


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Takt hat er.

Gabriel S. schrieb:
> Ein Taktsignal liegt vor, ja.

von Gabriel S. (gschoe)


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Im DSP wird runtergesampelt, ja, aber es gibt auch einen Pfad im ASIC, 
in dem das Rohsignal weiterverarbeitet wird und deswegen muss das Signal 
vor dem Downsampling abgegriffen werden.

von Joe F. (easylife)


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Aha. Bahnhof.

von W.S. (Gast)


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Gabriel S. schrieb:
> Das Analogsignal wird von einem Sigma-Delta-Wandler in ein 10
> MSamples/sec 1-bit Signal gewandelt um danach in einem DSP mit einem 10
> MGHz Takt verabeitet zu werden.

Du scheibst noch immer Unsinn.

Also: entweder ist das ominöse Signal der direkte Ausgang des 
eigentlichen Wandlers (also des 1 Bit Modulators) oder es ist das 
Ausgangssignal des SigmaDelta-Wandlers. Stelle das erstmal fest, sonst 
ist hier nur Unsinn zu diskutieren.

Dr Knackpunkt ist nämlich der, daß für den ersteren Fall dieser Bitstrom 
noch gar kein wirklich gewandeltes Signal ist. Es ist mal symbolisch 
gesprochen das digatale Analogsignal mit überlagertem digitalen Rauschen 
von Null bis halbe Abtastrate, weswegen es erst digital gefiltert werden 
muß, um überhaupt zu einem ADC-Wert zu kommen.

Im zweiten Falle muß es ein Protokoll geben, wonach den seriellen Bits 
irgend welche Synchronsignale oder Synchron-Eigenschaften zugeordnet 
sind, an denen man erkennen kann, wo ein Ergebnis mit soundsoviel Bit 
beginnt und wo es endet.

Also werde entweder konkret oder laß es sein, denn alles Andere ist nur 
Stochern im Heuhaufen.

W.S.

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