Hallo zusammen, ich baue gerade mal wieder an einer Hardware mit ADC, dem AD7380. Als ADC-Treiber habe ich einen ADA4940-2 eingeplant. Weil der ADA4940 aktuell nicht lieferbar ist habe ich einen ADA4932-2 bestückt (daher auch das Signal bei -8 dB, beim ADA4940 kann das höher werden mit gleicher positiver Versorgung). Das wird noch umbestückt, aber darum soll es gar nicht gehen. Zwischen ADA4932 und ADC habe ich einen Anti-Aliasing-Filter aufgebaut und zwar einfach zwei RC-Tiefpässe in Reihe. Die tun auch was sie sollen. Bei ersten Messungen habe ich mich gewundert, dass ich relativ laute Obertäne sehe, nur so um die 60 dB kleiner als das Signal selbst. Dann habe ich den Anti-Aliasing-Filter entfernt (nur die Cs) und siehe da, die Obertöne sind deutlich schwächer. Ich bekomme jetzt etwas über 80 dB zwischen Signal und Obertöne. Meine Fragen sind jetzt: Wie baut man typischerweise Anti-Aliasing-Filter auf? In den Datenblättern von ADCs ist oft nur ein einfacher RC-Tiefpass gezeigt. Baut man da Filter höherer Ordnung auf? Welche Bauteile verwendet man? Cs haben ja eine spannungsabhängige Kapazität, da gibt es C0G NP0 Typen. Aber solche hatte ich verbaut. Woher kommt diese "Verzerrung" bei passiven Bauteilen? Sollte man auch einen Anti-Aliasing-Filter vor den ADC setzen wenn das zu digitalisierende Signal keine Frequenzen > f_sample/s enthält (ausser Rauschen)? Vielen Dank!
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Moin, Gustl B. schrieb: > Wie baut man typischerweise Anti-Aliasing-Filter auf? In den > Datenblättern von ADCs ist oft nur ein einfacher RC-Tiefpass gezeigt. > Baut man da Filter höherer Ordnung auf? Jenachdem wieviel Platz du im Spektrum hast zwischen den hoechsten in deinem Signal vorkommenden Frequenzen und der halben Abtastfrequenz. Wenn du z.b. mit einem Sigmadelta ADC arbeitest, dann tastet der ja vieeel hoeher ab, als dein eigentliches Nutzsignal Frequenzen hat, da reicht dann oft im Analogteil ein popeliges RC Filter. (Dafuer brauchts dann halt im Digitalen, nach der Abtastung ein steilflankiges (digitales) Filter). Wenn du eher wenig Platz zwischen deinen hoechsten Nutzfrequenzanteilen und der halben Abtastfrequenz des ADCs hast, wirst du ein steileres Filter brauchen koennen... Da du eh' grad' nur einen Sinus in deinen ADC einspeist, brauchst du garkein Aliasfilter, der Sinus hat ja keine Oberwellen, d.h. entweder er ist frequenzmaessig kleiner als die halbe Abtastfrequenz, dann ist alles in Butter, oder wenn eben nicht, dann kriegst du halt ein Aliassignal aus deinem ADC (ohne Filter) bzw. kein Signal mehr(wenn das Filter gut is)... Je nach Frequenz und Impedanzverhaeltnissen kannst du dein Filter z.b. als Aktivfilter mit OpAmps, R +C aufbauen oder als passives LC Filter. Swiched-Capacitor Filter wuerd' ich nicht empfehlen, weil die ja auch so eine Art Abtastung machen. Gruss WK
Ja, ich habe Platz, muss nicht steilflankig sein. Das ist ein SAR-ADC. Mit 4 MSample/s. Mir reicht der Bereich bis 200 kHz, danach darf es deutlich gedämpft werden. Dergute W. schrieb: > Da du eh' grad' nur einen Sinus in deinen ADC einspeist Ist mir klar, den Sinus nehme ich um die Harmonischen zu sehen. Später will ich damit keinen Sinus messen sondern wie schon öfter kurze Impulse. Dergute W. schrieb: > Je nach Frequenz und Impedanzverhaeltnissen kannst du dein Filter z.b. > als Aktivfilter mit OpAmps, R +C aufbauen oder als passives LC Filter. Was man kann weiß ich grob. Die Frage ist eher was Sinn macht und wo Verzerrungen herkommen. Ich hatte ja rein passiv RC vor dem ADC und das hat schon Obertöne hervorgehoben. Welcher Filtertyp ist empfehlenswert wenn ich möglicht keine Verzerrung haben möchte? Was für Bauteile sollte man nutzen und welche meisen?
Moin, Gustl B. schrieb: > Ich hatte ja rein passiv RC vor dem ADC und das > hat schon Obertöne hervorgehoben. Ja, interessant. Entweder da war das C tatsaechlich arg nichtlinear - oder, was ich fuer wahrscheinlicher halte, der Ausgang, der das RC-Filter speist, kommt nicht so dolle mit der dann kapazitiv gefaerbten Last zurecht, die das RC-Filter dann evtl. an seinem Eingang bildet. Wo kommt denn das Signal her, welche Werte haben dein R und C und wo gehts dann hin? Schaltbildauszug waere toefte. > Welcher Filtertyp ist empfehlenswert Traditionell ein Bessel, wenns dir auf die Kurvenform ankommt. Aber der hat halt auch den schlechtesten (flachsten) Verlauf in der Sperrdaempfung. > wenn ich möglicht keine Verzerrung haben möchte? Was für Bauteile sollte > man nutzen und welche meisen? LC-Filter rauschen natuerlich weniger und brauchen keine sauber Betriebsspannung und keine Superduper-OpAmps. Cs mit irgendwelchen eigenartigen Dielektrika oder Spulen die in die Saettigung gehen sind potentiell problematisch. Ist halt auch ein Pegelproblem: Eine Lautsprecherweiche ist anders als ein Eingangsfilter am SAT-Tuner. Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Wo kommt denn das Signal her, welche Werte haben dein R und C und wo > gehts dann hin? Wie geschrieben, das kommt aktuell aus einem ADA4932-2. Das ist ein Diff-Amp. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADA4932-1_4932-2.pdf Und geht in einen SAR ADC AD7380. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7380-7381.pdf Bei meinem RC-Filter hatte ich 50 Ohm und 10 nF. Und das eben zwei mal hintereinander. Damit liegt laut http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRCRtool.php die f_c bei 318 kHz und f_sample/2 ist um mehr als 30 dB gedämpft. Dergute W. schrieb: > Traditionell ein Bessel, wenns dir auf die Kurvenform ankommt. Aber der > hat halt auch den schlechtesten (flachsten) Verlauf in der > Sperrdaempfung. Gegen etwas mit L hatte ich mich entschieden weil ich damit schlicht keine Erfahrung habe^^ aber ich kann das gerne mal ausprobieren. Was ich noch nicht ganz verstanden habe ist das Thema Aus- und Eingangsimpedanz. Dieser Diff Amp hat laut Datenblatt eine Ausgangsimpedanz < 1 Ohm. Das bedeutet wenn ich einen Filter für 50 Ohm rechnen lasse, dann muss ich da am Anfang einen 50 Ohm Widerstand in Serie schalten? Und die Eingangsimpedanz vom ADC, dazu steht gar nichts im Datenblatt. Wenn ich also einen Filter rechnen lasse für 50 Ohm Eingangsimpedanz, dann müsste ich vor dem ADC noch mit 50 Ohm terminieren? Und dann ist das ja differentiell. Sprich die Werte der Induktivitäten halbieren sich dafür kommen die in beide Pfade symmetrisch hinein. Also grob so:
1 | + out --- RS -+---- L2/2 -+---- L4/2 -+-------+-- in + |
2 | _|_ _|_ _|_ _|_ |
3 | ___ C1 ___ C3 ___ C5 |_| RL |
4 | | | | | |
5 | - out --- RS -+---- L2/2 -+---- L4/2 -+-------+-- in - |
Benamsung wie hier: https://rf-tools.com/lc-filter/ Das wäre 5. Ordnung Tiefpass. Dergute W. schrieb: > LC-Filter rauschen natuerlich weniger und brauchen keine sauber > Betriebsspannung und keine Superduper-OpAmps. > Cs mit irgendwelchen eigenartigen Dielektrika oder Spulen die in die > Saettigung gehen sind potentiell problematisch. Genau, da habe ich mich lieber auf RC beschränkt und dachte das wäre schön einfach. Aber ich bin auch bereit da mehr auszuprobieren, weiß nur nicht so recht auf was ich achten sollte.
> Bei meinem RC-Filter hatte ich 50 Ohm und 10 nF. Und das eben zwei mal > hintereinander. Damit liegt laut DAs wundert mich jetzt auch etwas. Ueblicher weise liegen die Eckfrequenzen bei Filtern zweiter Ordnung etwas nebeneinander weil die sich gegenseitig beeinflussen. > rechnen lasse, dann muss ich da am Anfang einen 50 Ohm Widerstand in > Serie schalten? Klar, sonst hast du ja einen ganz anderen Filter. > Gegen etwas mit L hatte ich mich entschieden weil ich damit schlicht > keine Erfahrung habe^^ aber ich kann das gerne mal ausprobieren. Das ist vermutlich auch eher bloed. Zum einen werden die Ls bei deinem Frequenzsbereich langsam groesser, und zum anderen, du willst einen Filter fuer einen 16Bit ADC. Also im schlimmsten Falle 96dB. Wie verhinderst du das die Ls deines Filters gegeneinander Signale austauschen? Dein Frequenzbereich ist doch super fuer einen aktiven RC Filter. Werd dir erstmal klar wieviel Stopband unterdrueckung du brauchst. Dann weiss du welche Filterordnung du brauchst und musst vielleicht erstmal kotzen. :-D Ueberleg dir dabei auch was du fuer Signalfrequenzen im Nutzband hast, vielleicht wird es dann weniger schlimm. BTW: Der Grund warum man im Audiobereich so schnell auf Oversampling gegangen ist duerfte wohl die nicht beherrschbarkeit sehr hoher Ordnung sein. > Und die Eingangsimpedanz vom ADC, dazu steht gar nichts im Datenblatt. Das wuerd mich jetzt aber wundern. Gerade sowas ist bei vielen ADCs ja ein Thema und deshalb willst du doch gerade deinen schicken OP verwenden. Mich wuerde ja mal interessieren womit du eigentlich den 100khz Sinus mit >96dB Rauschabstand erzeugst. Den Funktionsgenerator haette ich auch gerne. :) Noch ein Tip. Rechne dir deinen Filter aus. Dann sollte dir dein Filterprogram ja bereits ein paar Daten anzeigen. Dann simulierst du das in LT-Spice und vergleichst mal. Wenn beides gut aussieht dann aufbauen. Olaf
Olaf schrieb: > Werd dir erstmal klar wieviel Stopband unterdrueckung du brauchst. Gustl B. schrieb: > Sollte man auch einen Anti-Aliasing-Filter vor den ADC setzen wenn das > zu digitalisierende Signal keine Frequenzen > f_sample/s enthält (ausser > Rauschen)? Eigentlich brauche ich keine Unterdrückung. Mein Signal das ich messen will ist nicht periodisch, aber ich möchte das möglichst unverfälscht messen. Olaf schrieb: >> Und die Eingangsimpedanz vom ADC, dazu steht gar nichts im Datenblatt. > > Das wuerd mich jetzt aber wundern. Datenblatt hatte ich verlinkt. Olaf schrieb: > Mich wuerde ja mal interessieren womit du eigentlich den 100khz Sinus > mit >96dB Rauschabstand erzeugst. Den Funktionsgenerator haette ich auch > gerne. :) Ich auch. Klar habe ich keine perfekte Quelle. Also das Bildchen oben zeigt wie es ohne Filter aussieht. Gut möglich, dass das was man an Obertönen sehen kann aus dem Generator kommt. Nur mit Filter waren die Oberhöne höher. Ich werde noch einen Bandpass bauen für die 100 kHz, dann weiß ich mehr ... oder auch nicht, denn der Bandpass kann ja auch Harmonische verstärken wenn man ihn nicht richtig baut.
Keramikkondensatoren sind eigentlich alle Spannungsabhängig und fügen Dir somit Oberwellen ein. Für sowas nimmt man z.B. Folienkondensatoren. Gruß Jobst
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Besorg dir mal RFSim99. Dann musst hier nicht so viel fragen. Im Anhang mal ein Beratungsmuster. Keramikkondensatoren gehen schon, nur die Spannungsfestigkeit muss entsprechend hoch sein. Und zwar nicht wegen der hohen Spannungen...
Moin, Gustl B. schrieb: > Eigentlich brauche ich keine Unterdrückung. Mein Signal das ich messen > will ist nicht periodisch, aber ich möchte das möglichst unverfälscht > messen. In deinem Fall waer's sicher auch OK, das Filter komplett wegzulassen. Wenn ich's richtig im Kopp hab', dann ist ja die Kurvenform deiner Signale eh schon immer bekannt, es kommt eher auf die Flaeche/Hoehe oder sowas an. Da kann man prinzipiell das Abtasttheorem verletzen, man "weiss ja was man tut". Ggf. kann man's danach wieder rausrechnen. Aber wenn die Impulse schon so gaussfoermig vorverzerrt sind, sind sie eh bandbegrenzt. Ansonsten beim LC-Filter: Wenns beidseitig mit Z abgeschlossen sein soll (z.b. Z=50 Ohm), dann kann man das so machen, wie von dir angedeutet. Dabei verlierst du aber 6dB Pegel (also die Haelfte). In dem konkreten Fall seh' ich aber um's Filter rum nicht die Notwendigkeit eines Abschlusses mit Z. Daher wuerd' ich das Filter so designen, dass es einen eher niederohmigen Eingang und eher hochohmigen Ausgang hat. Zusaetzlich am Eingang des Filters nicht mit C nach Masse anfangen, sondern mit Serien L (damit wird das Filter im sperrberich hochohmig, das wird der OpAmp wohl besser vertragen als ein C nach Masse). Analog dazu am Ausgang des Filters mit C nach Masse aufhoeren und nicht mit Serien L (Mutmasslich wird das letzte C groesser sein, als die internen Kapazitaeten des ADCs, damit kann da beim Messen "noch Ladung nachgeschoben werden"). Ja, und eben bei den Cs drauf achten, dass das Dielektrikum keine Faxen macht. OK, und die Ls jetzt nicht gerade direkt parallel nebeneinander legen. Oder eh alles weglassen :-) Gruss WK
Cartman schrieb: > Besorg dir mal RFSim99. Dann musst hier nicht so viel fragen. > Im Anhang mal ein Beratungsmuster. Ich habe Multisim und Spice. Aber welche meiner Fragen würde mir das beantworten? Dergute W. schrieb: > In deinem Fall waer's sicher auch OK, das Filter komplett wegzulassen. > Wenn ich's richtig im Kopp hab', dann ist ja die Kurvenform deiner > Signale eh schon immer bekannt, es kommt eher auf die Flaeche/Hoehe oder > sowas an. Das ist der Grund meiner Fragerei. Es geht drum die Spannung möglichst genau zu messen. Und Verzerrungen machen das leider nicht besser. Dergute W. schrieb: > Ansonsten beim LC-Filter: Danke, das macht Sinn. Im nächsten Layout werde ich mal verschiedene Bestückungen vorsehen und ausprobieren. Dergute W. schrieb: > Ja, und eben bei den Cs drauf achten, dass das Dielektrikum keine Faxen > macht. OK, und die Ls jetzt nicht gerade direkt parallel nebeneinander > legen. Oder eh alles weglassen :-) Tja, das ist eben das Problem wenn ich einen Filter verbaue, mehr Bauteile und schon kommen mehr Störungen dazu. Das Layout betrachte ich auch als Bauteil^^ aber weil das bei mir differentiell ist das Signal glaube ich, dass man auch den Filter schön symmetrisch aufbauen kann. Hier https://kaizerpowerelectronics.dk/wp-content/gallery/2019_06_03_-_nokia_siemens_flexi_fxeb/GS6A6853-text.jpg kann man das an mehreren Stellen sehen.
Moin, Gustl B. schrieb: > Im nächsten Layout werde ich mal verschiedene > Bestückungen vorsehen und ausprobieren. Und nicht an den GND-Durchkontaktierungen sparen. Die sind wichtig. Gruss WK
> Aber welche meiner Fragen würde mir das > beantworten? Z.B. die, ob ein Filter auch am Eingang "seine" Impedanz sehen will. Multisim hab ich hier auch, aber um mal an Filtern zu "drehen" eignet sich RFSim99 einfach besser. Man beachte z.B. den 91 Ohm Widerstand bei meinem RLC-Filter hinter der 50 Ohm-Quelle... Deine Besorgnis gegen Induktivitaeten ist im uebrigen voellig unbegruendet. So ein kleines Spuelchen erhoeht ohne viel Aufwand den Filterfaktor um eine Ordnung.
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Das stimmt. Eigentlich habe ich auch schon Hardware gebaut, die "gut genug" ist. Der Grund für den Neubau ist a) Spieltrieb und b) möchte ich mich an einen Standard halten. Das kommt am Ende an ein FPGA Board und ich möchte nicht für jede Iteration am ADC und Frontend gleich ein neues FPGA Board bauen, das kostet. Also muss das steckbar werden. Das hier ist jetzt der erste Teil, der langsamere aber genauere ADC. Im zweiten Teil kommt dann der schnelle ADC, da fange ich gerade an. Bei dem langsamen ADC hier habe ich mich wieder für die galvanische Trennung entschieden. Und dieses Mal für PMOD als Anschluss. Ich brauche also einen isolierten DCDC von 3.3 V nach 5 V und für den Diff-Amp noch eine Ladungspumpe für die negative Versorgung. Und das alles musste schön gefiltert werden. Das war mein Primärziel. Und siehe da, das habe ich auch erreicht. Wenn ich den Eingang extern kurzschließe, also an der SMA Buchse vor dem Diff-Amp, dann bekomme ich bei 32 kSamples es Histogramm wie im Anhang. Der Nächste Schritt ist das jetzt bei echten Messungen zu testen und mit dem zu vergleichen was ich schon früher gebaut hatte und dann eben vielleicht noch einen Filter einzubauen der zwar das Signal möglichst wenig verfälscht, mir aber auch das Aliasing unterdrückt. Cartman schrieb: > eignet sich RFSim99 einfach besser. Ok, werde ich mir angucken. Aktuell verwende ich gerne https://rf-tools.com/lc-filter/ Cartman schrieb: > Deine Besorgnis gegen Induktivitaeten ist im uebrigen voellig > unbegruendet. Danke, dann werde ich in Zukunft auch Ls verwenden.
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Der Filter ist viel zu hochohmig. Üblich sind max 30 Ohm. Daher das hohe THD mit der nichtlinearen ADC Kapazität. Spule ist hier eher nicht gut, dann schon eher ein aktiver Bessel >= 3 Ordnung. NP0 Keramik ist besser als Folie, ausser Polypropylen, das es aber nicht als SMD gibt. Schönes Weihnachtsfest, Udo
udok schrieb: > Der Filter ist viel zu hochohmig. > Üblich sind max 30 Ohm. Danke! Gerade ausprobiert, mit 50 Ohm statt 25 Ohm werden die Harminischen deutlich schlimmer. Dann werde ich also mit dem R kleiner werden. Bei RC müsste das C dann aber größer werden. udok schrieb: > Spule ist hier eher nicht gut Warum? udok schrieb: > NP0 Keramik ist besser als Folie, ausser Polypropylen, das es aber nicht > als SMD gibt. Danke! Frohe Weihnachten!
udok schrieb:
> Spule ist hier eher nicht gut
Man darf natuerlich keine Siebdrosseln nehmen.
Die sind auf "Verlust" optimiert.
Datenblatt studieren und Anwendungsfaelle beachten.
Bei mehreren Induktivitaeten:
Magnetische Achsen um 90 Grad versetzen.
Hat man passende Ferrite, kann man Spulen auch messgeschneidert
selber wickeln.
udok schrieb: > Der Filter ist viel zu hochohmig. > Üblich sind max 30 Ohm. Dazu habe ich noch eine Frage zum Filterdesign: Wenn ich z. B. 20 Ohm anstrebe, muss ich dann bei einem Filterdesigner wie hier https://rf-tools.com/lc-filter/ Input und Output Impedanz dann auch auf die 20 Ohm stellen? Das wäre gut, denn dann werden die Ls kleiner, die Cs dafür größer. Und wo ich schon dabei bin: Gibt es Software für differentielle Filter und aktive differentielle Filter? Wobei ... darf man das Signal aus einem Diff-Amp als echte differentielle Quelle betrachten? Hier https://www.analog.com/en/technical-articles/understanding-and-designing-differential-filters-for-communications-systems.html wird in Figure 13 - 15 gezeigt wie man single-ended Filter nach differentiell umbaut. Aber da ist links eben eine echte Quelle gezeichnet. Die gibt am einen Ende Strom aus und nimmt am anderen Ende Strom auf. Nicht so der Diff-Amp. Der gibt zwar ein differentielles Signal aus, aber das sind quasi zwei getrennte Quellen die nur komplementäre Pegel ausgeben. Keiner der Diff-Amp Ausgänge nimmt Strom auf. Und weiter: Gibt es Bauteile wie den LT6604 https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/660425fa.pdf auch mit niedrigerer f_c?
Gustl B. schrieb: > udok schrieb: >> Spule ist hier eher nicht gut > > Warum? Die Frequenz ist zu niedrig => die Spule ist gross, hat einen hohen ohmschen Wickelwiderstand, und strahlt ab, fängt Störungen ein, und die nichtlinearen Ferrite hauen das THD zusammen. Du brauchst eine niedrige Treiberimpedanz, am besten wird daher ein passender Opamp Filter (Bessel 3ter Ordnung) funktionieren, oder wenn es billiger sein darf, ein einfacher RC-Filter mit R möglichst klein.
> Du brauchst eine niedrige Treiberimpedanz, am besten wird daher > ein passender Opamp Filter (Bessel 3ter Ordnung) funktionieren, Ich glaub das will er nicht hoeren. :) Aber ich denke man lernt am besten wenn man es mal probiert. Vielleicht gibt es ja noch irgendwo einen Schaltregler auf dem Board den wird man dann vermutlich bei 96dB auch schoen in der Spule wiederfinden. Olaf
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Gustl B. schrieb: > Dazu habe ich noch eine Frage zum Filterdesign: > > Wenn ich z. B. 20 Ohm anstrebe, muss ich dann bei einem Filterdesigner > wie hier https://rf-tools.com/lc-filter/ Input und Output Impedanz dann > auch auf die 20 Ohm stellen? Das wäre gut, denn dann werden die Ls > kleiner, die Cs dafür größer. Ausgangsimpedanz ist die Eingangsimpedanz deines ADC! Also eher irdendwas um die 30-100 pF parallel zu ein paar Megaohm. Nimm einfach 1 KOhm, die Filter sind nicht sensitiv auf den Wert, sofern er viel höher als die charakteristische Filter-Impedanz ist. > Und wo ich schon dabei bin: > > Gibt es Software für differentielle Filter und aktive differentielle > Filter? Filter Solutions kann das. Ist aber auch einfach händisch machbar, wie in deiner AppNote gezeigt. > > Wobei ... darf man das Signal aus einem Diff-Amp als echte > differentielle Quelle betrachten? In erster Näherung ja, sofern der Strom im Limit bleibt, und die Open-Loop-Gain der Schaltung bei der Frequenz ausreichend hoch ist. Wenn du es genauer wissen willst, schau ins Datenblatt. Da gibt es bei den besseren Opamps die Open-Loop Ausgangsimpedanz über die Frequenz. Ist aber nicht kritisch, sofern die charakteristische Filterimpedanz >> als die Opamp-Ausgangsimpedanz ist. Hier > https://www.analog.com/en/technical-articles/understanding-and-designing-differential-filters-for-communications-systems.html > wird in Figure 13 - 15 gezeigt wie man single-ended Filter nach > differentiell umbaut. Aber da ist links eben eine echte Quelle > gezeichnet. Die gibt am einen Ende Strom aus und nimmt am anderen Ende > Strom auf. Nicht so der Diff-Amp. Der gibt zwar ein differentielles > Signal aus, aber das sind quasi zwei getrennte Quellen die nur > komplementäre Pegel ausgeben. Keiner der Diff-Amp Ausgänge nimmt Strom > auf. > > Und weiter: > Gibt es Bauteile wie den LT6604 > https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/660425fa.pdf > auch mit niedrigerer f_c? Weiss ich nicht. Du kannst aber einen Differenzverstärker aus zwei Opamps dafür verwenden. Oder ein einfacher Filter, und nachher ein Inverter. Oder du nimmst einen Single-Ended ADC (mit pseudodifferenziellem Eingang), der ist viel einfacher zu verwenden. Ich habe dir zwei Filter angehängt. Ein Bessel 3'ter Ordnung mit -1 dB @ 100kHz, und ein passives Filter, das von Opamps angesteuert wird, über 50 Ohm Serienimpedanz. Niedriger würde ich da nicht gehen, sonst geben die Opamps auf, oder schwingen. Du siehst dass das passive Filter mindestens 47 uH braucht, was für gute Spulen viel ist. Anbei siehst du auch das Impulsverhalten des aktiven Filters. Vielleicht erzählst du, was das werden soll? Wenn es nur um die Detektion von Zeitsignalen geht, ist ein Filter vielleicht gar nicht notwendig.
Bevor ich es vergesse: Ein kleines R-C (10 Ohm - 20*X) mit X = ADC Eingangskapazität brauchst du immer vor dem ADC Eingang, da der ADC Spikes durch das Umschalten der internen Sample-Hold Kapazität produziert.
Olaf schrieb: > Vielleicht gibt es ja noch irgendwo einen Schaltregler auf dem > Board den wird man dann vermutlich bei 96dB auch schoen > in der Spule wiederfinden. Kann gut sein.
udok schrieb: > Opamp Filter (Bessel 3ter Ordnung) Wie der für single-ended aussieht weiß ich und wie der für differentiell mit zwei OPVs aussieht ebenfalls, aber wie sieht der mit einem Diff-amp aus? Olaf schrieb: > Ich glaub das will er nicht hoeren. :) > Aber ich denke man lernt am besten wenn man es mal probiert. (-: Aber um das Lernen geht es mir hier ja auch. Eine funktionierende Lösung habe ich bereits die gut genug ist. Olaf schrieb: > Vielleicht gibt es ja noch irgendwo einen Schaltregler auf dem > Board den wird man dann vermutlich bei 96dB auch schoen > in der Spule wiederfinden. Schaltregler ja, aber wenn ich den Eingang kurzschließe, extern an der SMA Buchse, dann sehe ich davon genau nichts. Und darum ging es mir primär. Das ist galvanisch getrennt, hat also einen DCDC und noch eine Ladungspumpe die gefiltert werden mussten. udok schrieb: > Ausgangsimpedanz ist die Eingangsimpedanz deines ADC! > Also eher irdendwas um die 30-100 pF parallel zu ein paar Megaohm. > Nimm einfach 1 KOhm, die Filter sind nicht sensitiv auf den Wert, > sofern er viel höher als die charakteristische Filter-Impedanz ist. Danke! udok schrieb: > Du kannst aber einen Differenzverstärker aus zwei > Opamps dafür verwenden. Oder ein einfacher Filter, und nachher ein > Inverter. Ja, aber es gibt doch diese schönen Diff-Amps, dann kann ich die auch verwenden. udok schrieb: > Oder du nimmst einen Single-Ended ADC (mit pseudodifferenziellem > Eingang), > der ist viel einfacher zu verwenden. Einfacher ja, aber auch störanfälliger. udok schrieb: > Ich habe dir zwei Filter angehängt. Vielen Dank! udok schrieb: > Ein Bessel 3'ter Ordnung mit -1 dB > @ 100kHz, Der Aktive mit OPV. Wenn ich den aufbaue entweder mit Diff-Amp oder zwei OPVs, sollte ich den dann direkt an den Eingang setzen, oder erst hinter den ersten Diff-Amp? Also: -> Diff-Amp -> aktives Filter -> ADC oder -> Diff-Amp_mit_Filter -> ADC? udok schrieb: > und ein passives Filter, das von Opamps angesteuert wird Das würde ich dann hinter den Diff-Amp am Eingang setzen und dahinter direkt in den ADC gehen, richtig? udok schrieb: > Ein kleines R-C (10 Ohm - 20*X) mit X = ADC Eingangskapazität > brauchst du immer vor dem ADC Eingang, da der ADC Spikes durch > das Umschalten der internen Sample-Hold Kapazität produziert. Genau. Würde ich das dann hinter das passive Filter vor den ADC setzen oder lieber da nochmals einen ADC dazwischen? udok schrieb: > Vielleicht erzählst du, was das werden soll? Wenn es nur um die > Detektion von Zeitsignalen geht, ist ein Filter vielleicht gar nicht > notwendig. Gibt es einen Unterschied zwischen Zeit- und Frequenzsignalen? Mir ist schon klar, dass man jedes Signal immer in eine Summe aus Signalen unterschiedlicher Frequenzen zerlegen kann, aber wann ist das sinnvoll? Meine Signale kommen aus einem Germaniumdetektor, oder aus dessen Vorverstärker. Das sind Spannungsstufen, die langsam exponentiell abfallen. Zwischen solchen Impulsen ist Stille, also DC. Normalerweise wird das extern, analog mit einem Pulse-shaping-amplifer zu einem kurzen, gaußförmigem Impuls geformt. Der macht auch Pileup-reject weil von den langen, exponentiell abfallenden Impulsen auch mal mehrere überlagern können bei hoher Zählrate. Jedenfalls mache ich das digital und bin damit ähnlich gut wie das was man dazu kaufen kann. Ich baue das jetzt nur neu aus Spieltrieb, weil mein bisher verwendeter ADC nicht so irre gut war was Rauschen angeht, und weil ich zukünftig die Signale mehrerer Quellen verheiraten möchte. Daher baue ich das jetzt auch kompakt und modular. Bisher hatte ich nur ein einfaches RC-Filter.
Hm, ich lass das mit dem Filter jetzt erstmal für die ersten Testmessungen. Jetzt habe ich etwas herumbestückt und Cs vor dem ADC nach Masse verschlimmern das DC-Histogramm deutlich. Ich befürchte, dass dadurch Störungen von dem DCDC und der Ladungspumpe einkoppeln. Was aktuell gut aussieht ist je Signalpfad Diff-Amp -> 25 Ohm -> 1 nF nach Masse -> 25 Ohm -> ADC Wenn ich die letzten 25 Ohm vor dem ADC durch 0 Ohm ersetze wird das Histogramm deutlich breiter und auch wenn ich zwischen die 25 Ohm und den ADC noch einen 220 pF oder 1 nF (habe ich als C0G da) nach Masse setze. So wirklich kann ich mir das nicht erklären ausser eben durch Einkoppelungen von Masse her (?). Die Tage werde ich mal Testmessungen machen und dann gucken ob ich einen Filter brauche. Wenn nicht wäre ich soweit zufrieden.
Gustl B. schrieb: > Jetzt habe ich etwas herumbestückt und Cs vor dem ADC nach Masse > verschlimmern das DC-Histogramm deutlich. Ich befürchte, dass dadurch > Störungen von dem DCDC und der Ladungspumpe einkoppeln. Die Cs dürfen nicht an Masse, sondern sind zwischen + und - vom ADC.
Warum? Hier https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ada4940-1_4940-2.pdf Seite 27 gehen die nach Masse. Und hier https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7380-7381.pdf Seite 17 gehen die sowohl nach Masse als auch von + nach -. Du würdest also bei einem RC-RC Tiefpass beide Cs nur von + nach - setzen? Oder meinst du den hier erwähnten C: udok schrieb: > Ein kleines R-C (10 Ohm - 20*X) mit X = ADC Eingangskapazität > brauchst du immer vor dem ADC Eingang
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Gustl B. schrieb: > Gibt es einen Unterschied zwischen Zeit- und Frequenzsignalen? Mir ist > schon klar, dass man jedes Signal immer in eine Summe aus Signalen > unterschiedlicher Frequenzen zerlegen kann, aber wann ist das sinnvoll? Die Zerlegung ist dann sinnvoll, wenn du das Zeitsignal wieder exakt rekonstruieren willst. Diese Diskussion wurde immer wieder im Zusammenhang mit digital Oscis geführt. Soll man das Frequenzband relativ hart abschneiden, oder nur einen sanften Gauss Filter 1 Ordnung verwenden (wie es die analogen Oscis machen)? Im ersten Fall sieht man ein falsches Signal, und im zweiten Fall auch. Im zweiten Fall ist aber die Zeitstruktur (im Rahmen der Bandbreite) intakt, da die Phasenbeziehungen zwischen den Harmonischen sich nicht ändert. Und da ein Osci mehr Wert auf das Zeitverhalten legt (ist ja kein Speki), ist es m.M. nach sinnvoller den zweiten Ansatz zu verfolgen. Gerade weil man keine Überschwinger sehen will, die eigentlich gar nicht da sind, und nur durch die Bandbreitenbegrenzung entstehen. > Meine Signale kommen aus einem Germaniumdetektor, oder aus dessen > Vorverstärker. Das sind Spannungsstufen, die langsam exponentiell > abfallen. Zwischen solchen Impulsen ist Stille, also DC. Da kommst du wahrscheinlich mit einem einfachen R-C Filter aus, wenn du genug übersamplest, um den Peak genau genug zu detektieren. Das lässt sich ja auch super interpolieren. >Normalerweise wird das extern, analog mit einem Pulse-shaping-amplifer zu einem > kurzen, gaußförmigem Impuls geformt. Der macht auch Pileup-reject weil > von den langen, exponentiell abfallenden Impulsen auch mal mehrere > überlagern können bei hoher Zählrate. > Jedenfalls mache ich das digital und bin damit ähnlich gut wie das was > man dazu kaufen kann. Ja, das geht sicher digital. Aber ein ziemlicher Aufwand, der die ganze Sache nicht günstiger macht, zumindest wenn man nicht noch irgendwo einen ordentlichen Zusatznutzen hat. Die 16 Bit kommen mir reichlich überzogen vor. Ich schätze dass die Genauigkeit der Detektoren deutlich unter 1% ist, damit reichen doch 8 oder 12 Bit aus? Ich täte da einen Cortex M4 oder M7 nehmen, mit schnellen eingebauten ADCs. Die ADC lassen sich sehr einfach ansteuern. Die Daten könnte man auch gleich 1:1 an den PC schicken, da kann man dann archivieren und verschiedene Signalverarbeitungen damit machen (Ist super für Diplomarbeiten). Die AD Karten dafür gibt relativ günstig von vielen Herstellern. Auf jeden Fall gutes Gelingen! Udo
Gustl B. schrieb: >> Oder du nimmst einen Single-Ended ADC (mit pseudodifferenziellem >> Eingang), >> der ist viel einfacher zu verwenden. > > Einfacher ja, aber auch störanfälliger. Die Störungen werden bei pseudodifferenziell genauso weggefiltert, wenn sie am + und - ADC Eingang gleichermassen anliegen, so wie auch bei echten differenziellen Eingängen. Du verlierst nur 6 dB vom Signal, also 89 dB statt 95 dB SNR bei 16 Bit. Damit kann man meist gut leben, sonst würde man doch gleich einen 18 Bit ADC einbauen. Den Aufwand mit differenziellen Eingängen macht man meist nur wenn man echte 16 Bit oder sogar mehr braucht. Du musst ja den ganzen Signalpfad differenziell (=doppel) ausführen, da die Störungen an allen möglichen Stellen einkoppeln. Daher ist es auch schlecht einen Massebezug mit einem C nach Masse zu schaffen, die zerstören die Symmetrie. Oder wenn du das machst, um Common Mode Störungen wegzufiltern, dann brauchst du Symmetrie zwischen + und -, wass mit käuflichen 5% Kondensatoren schwer machbar ist. Daher wandeln die C nach Masse Common-Mode Störungen in ein differentielles Signal um, das du nie mehr rausfiltern kannst. Ist natürlich alles auch eine Frage, wie stark Common Mode Störungen sind, und in welchem Frequenzbereich. Der R-C sollte ja eigentlich ausserhalb des Nutzfrequenzbereichs filtern. Und natürlich sollte die Masse bei 16 Bit supersauber sein, weil jedes Gezappel auf der Masse über die unterschiedliche C's nach + und - unterschiedlich koppelt.
Gustl B. schrieb: > Und hier > https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7380-7381.pdf > Seite 17 gehen die sowohl nach Masse als auch von + nach -. > > Du würdest also bei einem RC-RC Tiefpass beide Cs nur von + nach - > setzen? > > Oder meinst du den hier erwähnten C: > > udok schrieb: >> Ein kleines R-C (10 Ohm - 20*X) mit X = ADC Eingangskapazität >> brauchst du immer vor dem ADC Eingang Ich würde hier keinen RC-RC verwenden. Wenn dann nur den einfachen RC vor dem ADC Eingang (10 Ohm - 20*X). Wenn deine Masse sauber ist, dann kannst du auch noch mit C von +/- nach Masse experimentieren.
udok schrieb: > Die Zerlegung ist dann sinnvoll, [] Danke für die Erklärungen. udok schrieb: > Da kommst du wahrscheinlich mit einem einfachen R-C Filter aus, > wenn du genug übersamplest, um den Peak genau genug zu detektieren. > Das lässt sich ja auch super interpolieren. Genau, so ist das bisher auch. udok schrieb: > Ja, das geht sicher digital. Aber ein ziemlicher Aufwand, > der die ganze Sache nicht günstiger macht, zumindest wenn man nicht > noch irgendwo einen ordentlichen Zusatznutzen hat. Nun, digital ist man eben flexibel. Bei Analog muss man dann doch mehrere Platinen layouten und fertigen lassen. Analoge Bauteile haben auch Toleranzen, sind temperaturabhängig, ... udok schrieb: > Die 16 Bit kommen mir reichlich überzogen vor. Ich schätze dass die > Genauigkeit der Detektoren deutlich unter 1% ist, damit reichen doch > 8 oder 12 Bit aus? Leider nein. Rauschfreie 12 Bits würden reichen, aber die bekomme ich natürlich nicht bei einem 12 Bit ADC. Wenn ich jetzt 13 rauschfreie Bits bekomme dann bin ich glücklich. udok schrieb: > Ich täte da einen Cortex M4 oder M7 nehmen, mit schnellen eingebauten > ADCs. Die ADC lassen sich sehr einfach ansteuern. Stimmt, aber dieser langsame ADC ist nur ein Teil des Systems. Der misst die Impulse aus einem Germanium-Detektor und das recht genau. Also hohe Energieauflösung. Zeitgleich wird die Probe aber auch noch von einem Photomultiplier angeguckt. Da ist die Energieauflösung der Zerfälle nicht so kritisch denn die Lichtblitze schwanken auch deutlich in der Intensität. Aber bei dem ist die zeitliche Auflösung sehr wichtig. Das werde ich mit einem 1 GSample/s ADC abtasten (funktioniert bereits wunderbar). Wenn man das jetzt gleichzeitig bei einer Probe macht, dann kann man schön filtern wenn man genaue Zeitstempel hat. Man kann also gucken welche Zerfälle in einem bestimmten Zeitintervall auftreten und so dann aus sehr vielen Zerfällen mit Hitergrundstrahlung uns so Dreck die paar Zerfälle herausfiltern die tatsächlich aus der Probe und von den zu messenden Isotopen stammen. udok schrieb: > Die Daten könnte man auch gleich 1:1 an den PC schicken, > da kann man dann archivieren und verschiedene Signalverarbeitungen damit > machen (Ist super für Diplomarbeiten). > Die AD Karten dafür gibt relativ günstig von vielen Herstellern. Könnte man machen, ja. Ist bei dem langsamen ADC gut möglich, bei dem schnellen ADC dann schwierig mit hoher Zählrate. Aufhaben von den Samples kostet viel Platz. Also wenn man von jedem Impuls beispielsweise 256 Sample aufheben möchte bei 16 Bit, die Messung dauert 1 Woche und durchschnittlich hat man 10 Impulse (das ist eher am unteren Ende) je Sekunde, dann sind das schon ... 3 Gbyte. Das dann bei mehreren ADCs je Detektor und mehreren Detektoren bis auf Probenwechsel das ganze Jahr messen. Wir haben also nur die Ergebnisse auf. Ein Impuls wird digital gefiltert, die Energie wird bestimmt, und die wird mit Zeitstempel weggeschrieben. udok schrieb: > Den Aufwand mit differenziellen Eingängen macht man meist nur > wenn man echte 16 Bit oder sogar mehr braucht. Hm, das sieht man aber auch bei vielen ADCs mit weniger Bits Auflösung. udok schrieb: > Du musst ja den ganzen Signalpfad differenziell (=doppel) ausführen, > da die Störungen an allen möglichen Stellen einkoppeln. Richtig! Aber wenn man das nicht macht, also nur einmal Signalpfad, wie erreicht man dann, dass udok schrieb: > [...] sie [die Störungen] > am + und - ADC Eingang gleichermassen anliegen, so wie auch bei echten > differenziellen Eingängen. ? udok schrieb: > Daher ist es auch schlecht einen Massebezug mit einem C nach Masse zu > schaffen, die zerstören die Symmetrie. OK, dann lass ich den weg. udok schrieb: > Und natürlich sollte die Masse bei 16 Bit supersauber sein, weil jedes > Gezappel auf der Masse über die unterschiedliche C's nach + und - > unterschiedlich koppelt. (-: schwierig wenn das galvanisch getrennt sein soll^^ aber es scheint schon recht gut zu funktionieren. udok schrieb: > Ich würde hier keinen RC-RC verwenden. Wenn dann nur den einfachen RC > vor dem ADC Eingang (10 Ohm - 20*X). > Wenn deine Masse sauber ist, dann kannst du auch noch mit C von +/- nach > Masse experimentieren. Da werde ich noch einige Bestückungen ausprobieren. Von + oder - nach Masse macht aktuell aber eher Probleme. udok schrieb: > Auf jeden Fall gutes Gelingen! Vielen Dank!
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Bearbeitet durch User
Cartman schrieb: > Deine Besorgnis gegen Induktivitaeten ist im uebrigen voellig > unbegruendet. So ein kleines Spuelchen erhoeht ohne viel > Aufwand den Filterfaktor um eine Ordnung. Eine kühne Aussage, die so allgemein nicht gilt. Vor allem, wenn man genauer hinguckt, also mit 16-24bit.
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