AD Ports

[Ratber]

Ja die Appnote kenn ich und immerwieder wird da aus "Oversampling" eine Auflösungserweiterung gemünzt.

Du kannst 20 Millionen mal messen und dein 10-Bit Wandler wird immernoch 10-Bit liefern.(Bestenfalls)

Oversampling ist eine einfache Methode der "Fehlerkorrektur".

Damit machst du aus verwertbaren 8 Bit eines 10 Bit Signals verwertbare 9 oder vieleicht 10 Bit und keine 11,12 oder sonstwas.

Was man in der Appnote anspricht ist ein schwankendes (Ich schrieb es ja) Signal um eine Auflösungsschwelle hinaus über n-Samples zu mitteln und so ein virtuelles zusatzbit zu schaffen.

Schwankt das Signal nur zwischen 2 Schaltschwellen dann bekommst du mit dieser Methode nichtmal das Virtuelle Bit spendiert.

Ist der Wandler Einwandfrei und das zu messende Signal ebenfalls ohne Störungen dann misst du immer nur den gleichen wert und bekommst nichtmal den Schatten eines virtuellen Bits zu sehen.


Ich habs schon angeraten,setz das auf einen 1-Bit Wandler um und versuch daraus 2-Bit zu machen.

Wo hast Du den die 2 Seiten geschrieben.

Das weiß ich nicht mehr.
Jedenfalls hab ich da auch geschrieben weil die Leute die Appnote dauernd so verstehen als ob man aus 10 11 oder mehr Bit machen könnte.

Oder wie das olle Spitzohr und Sexmuffel Spock sagen würde:

Das ist Unlogisch denn wenn das stimmen würde warum baut man dann überhaupt noch AD-Wandler mit mehr als einem Bit ?

Ein Komparator würde völlig reichen und hätte eine beliebig skalierbare Auflösung bis in die Unendlichkeit.

Da gibt es dann nur noch die Frage "Niedrige Auflösung mit hoher Samplerate" oder "langsame aber hohe Auflösung.


Ich will ja nicht gleich mit der Kelle kommen aber warum interpretieren die Leute diese Appnote so häufig falsch ?

Liegts an defiziten in Technischer Terminologie bzw. kenntnissen in Englisch ?

Oder ist es einfach der überall verbreitete Brauch beim lesen der Überschrift (Hier "AVR121: Enhancing ADC resolution by oversampling") gleich ins Wunschdenken zu verfallen ?



Wie gesagt.

Nimm nen Operationsverstärker als 1-Bit Wanlder und betreib da mal mit ner Gleichspannung ne Auflösungserhöhung indem du nur oft genug misst.


Viel vergnügen

[AlexAtRobo]

@ratber
Da kann ich mich nicht anschließen.
Damit dieses Verfahren jedoch funktioniert, müßen bestimmte Kriterien erfüllt sein die in dem Dokument auch sehr genau beschrieben sind.
1. Das zu mesende muß stabil sein (Abgesehen von Rauschen) im Verhältnis zu deiner Oversampling Rate
2. Das Rauschen muß mind. 1-2 LSB groß sein.

Ja, das Verfahren funktioniert auch mit einem 1Bit Wandler!

Denk es dir einfach nochmal mit deutlichen Zahlen 1Bit Wandler

Unser Schwellwert für eine 1: 5V - Alles darüber ist 1, darunter ist 0V.

Nun brauchen wir einen langsamen Dreieck/Sägezahn (Frequenz << Messfrequenz) mit einer Amplidude von 0-6V (2 Kriterium 1LSB)

Wir messen - der Dreieck hat gerade 0V.

Dein zu messendes Signal hat 4V.

Dein ADC (Komparator) zeigt 0 - ist ja auch korrekt.

Nun Messen wir, wenn der Dreieck bei 2V ist.

Dein ADC (Komparator) zeigt nun 1 - ist ja auch korrekt (Signal hat nun 6V)

Nun Messen wir wenn der Dreieck bei 4V ist

Dein ADC (Komparator) zeigt nun 1 - ist wieder korrekt (Signal hat nun 8V)

Nun Messen wir wenn der Dreieck bei 6V ist
Dein ADC (Komparator) zeigt nun 1 - ist wieder korrekt (Signal hat nun 10V)

Was wissen wir bis jetzt?

Wir haben nun: 1Messung mit 0, 3 Messungen mit 1
Die Addieren wir.
0+1+1+1 = 3 -> 010 in Bit.
Nun dividieren wir nur durch 2, nicht durch 4, wir wollen ja mehr bits bekommen.
Ergebnis: 01. 0 Zeigt den 5V Sprung an, 1 den 2,5V Sprung -> Gemessener Wert momentan 2,5V

Vorher gemessener Wert: 0 -> Gemessener Wert: 0V

Welche Messung war genauer, sprich hat mehr Auflösung?

Jetzt mach das ganze mit noch mehr zwischenschritten.
Dann wirst du als ergebnis 011 bekommen. 0x5V + 1x2,5V + 1x1,25V = 3,75V bei echten 4V.

Wie gesagt, die oben genannten Kriterien sind wichtig!

Natürlich ist genau das Verfahren mit dem Sägezahn ein typisches Verfahren zur Digitalwandlung - aber das ganze funktioniert auch mit normalem Rauschen.

Das 11, 12 xte Bit kommt ja nicht durch Voodoo aus der Luft, sondern eben von einem mathematischen Verfahren was lange bekannt ist und auch gut zu beweisen ist.

lg

Alex

[x-ryder]

ähm leutz? wir sollten codewarrior mal fragen, ob seine frage nun geklärt iss, und vielleicht nich so mega vom thema abweichen...

da hilft auch alles gekloppe nicht...

Martin

[Ratber]

@X-Ryder

Codewarrior wird sich sicher schon melden wenn er noch fragen hat aber ich deute seinen letzten Post mal so als ob er erstmal fertig ist.

Aber wenn es dich denn so stört dann können wir dafür auch nen eigenes Topic aufmachen.


@AlexAtRobo

Du bestätigst doch genau was ich gesagt habe.

Zitat von dir

1. Das zu mesende muß stabil sein (Abgesehen von Rauschen) im Verhältnis zu deiner Oversampling Rate
2. Das Rauschen muß mind. 1-2 LSB groß sein.

Punkt 1 und 2 stehen in krassem Wiederspruch.

Ein verrauschtes Signal ist nicht stabil genug wenn das Rauschen größer als die kleinste Quantisierungsstufe ist.
Damit reduziert sich automatisch der Verwertbare Bereich des AD-Wandlers.
Oder andersrum:
Man nutzt nur die Bandbreite die auch korrekt zu messen ist.
Dh. zb. Wenn die unteren 2 Bit eines 10-Bit Wandlers im Rauschen des Signals umtergehen dann hat der Wandler nur eine verwertbare Auflösung von 8 bit.

Und nun zu deiner Rechnung.

Wo ist denn da dein super Verfahren aus der Appnote ?
Was du da aufgebaut hast ist ein 2 Bit AD-Wandler und kein 1 Bit.

Oder hast du schon ein Verfahren entwickelt wie man noch das Eine oder Andere Bit in die Rampengenerierung implantieren kann ?


Ich glaube du solltes mal den Begriff "Successive approximation" nachschlagen und schauen wie ein AD-Wandler nach diesem Prinzip überhaupt funktioniert bevor wir über die Messung weiterreden.

Hier mal zwei einfache Prinzipschaltbilder.

Bild hier   und Bild hier  



Beide kommen zwar zum gleichen Ergebnis aber das linke nutzt die Slope-Methode die auch duie beschrieben hast und die Zeitlich unterschiedlich ist und die andere die Successive approximation die einen Zeitlichen Vorteil bringt und auch in den AVRs zur Anwendung kommt.




Aber tröste dich,du bist nicht der einzige der sich da verrannt hat.

[AlexAtRobo]

Jetzt wird sich zwar bald wieder einer beschweren, das wir am Ursprungsthema vorbeidiskutieren, aber egal.

Nein, ich bin nicht der Meinung dass ich mich verannt habe. Ich bin immer noch davon überzeugt das es funktioniert - den du hast ja recht, es entspricht einem Slope Konverter wenn man den Weg der Rampengenerierung wählt (Im Dokument auf Seite 6 beschrieben. Genau darum geht es. Man erweitert sozusagen den ADC - wohlgemerkt, immer mit dem Nachteil dass das Sampling langsamer wird pro Bit um den Faktor 4! Bei 2 Bits also schon 16 etc.
Wenn man genügend Rauschen hat erfüllt dies statistisch genauso die notwendigen Kriterien - und ums genau zu nehmen, es reicht Rauschen in der Höhe eines halben LSB Sprungs.

Ich werde dich zwar nicht von deiner Überzeugung abbringen können und will es auch gar nicht - bei mir wirds dir halt auch nicht gelingen (Nebenberuf : Sturschädl ).

Ich sehe es eben nicht als Voodoo sondern als ganz logische und simple Methode zur Hardwareerweiterung des ADC - es ist und bleibt eben nichts anderes. Nur ist es eine sehr günstige Methode ohne zusätlichen ADC wenn es nicht zeitkritisch ist.

lg

Alex

[Ratber]

Yo,eine Antwort in diesem Stil hab ich schon erwartet.
Wenn es nicht mehr weitergeht dann den gegenüber als unverbesserlich bezeichnen und bloß nicht auf die gestellte Aufforderung eingehen.

Du kannst mir nicht mal am einfachsten aller AD-Wandler (1 Bit) beweisen das deine Methode funktioniert.

Mit der Methode mache ich jeden OP und wenn man die Hysterese raussampelt (Kein Problem oder ?) auch jeden Schmittrigger bzw. jeden Digitalport und Eingang zum Hochauflösenden AD-Wandler.

Ich verstehe eigentlich nicht warum Atmel immer soviele AD-Wandler mit 10 Bit in die Controller baut wenn doch jeder Pin schon ein Maß an Präzision ist ?

Du bist der Gott der Messtechnik Bild hier  

Morgen werde ich meinen 10-Bit AD-Wandler im Mega 16 auf 16 Bit aufbohren um mit dem KTY81-210 auf 0.001°C genau messen zu können.
Ich muß ja nur oft genug messen damit ich die erforderliche Präzision bekomme.




Sorry aber die Ironischen Bemerkungen konnte ich mir nun wirklich nicht verkneifen.

[AlexAtRobo]

Wie gesagt, ich kanns nochmal erklären versuchen, ich kann auch nur nochmal anregen das Dokument genau zu lesen.

Das Prinzip beruht nicht darauf, nur mehrmals das 100% perfekte Signal zu messen (Lustig, im Dokument wird sogar darauf angespielt, dass es Leute geben soll, die ein rauschfreies Messsignal als erstrebenswert ansehen ) sondern eben darauf, eine Störung (Rauschen oder Rampe sei dahingestellt) auf das zu messende Signal aufzubringen bzw. auf die Referenzspannung des ADC (Für die Leute mit dem saubern Meßsignal). Genau dann, und nur dann funktioniert dieses Verfahren. Wenn alles klinisch rein ist funktioniert es eh nicht - und das hat auch niemand behauptet!

Im Prinzip schaltet man einen Slope Konverter nach, dadurch der Genauigkeitsgewinn.

Wie soll ichs dir beweisen? Wenn ich demnächst wieder mal in Bastellaune bin, werde ich versuchen, mit den 8Bit ADC Eingängen des Mega 8 das selbe zu messen als mit den 10Bit.

Wenns nicht klappt, ziehe ich den Hut, wenns klappt, bin ich mir sicher wir finden einen Schaltungsfehler.... oder?

lg

Alex

[Ratber]

Wie gesagt, ich kanns nochmal erklären versuchen, ich kann auch nur nochmal anregen das Dokument genau zu lesen.

Ja,das empfehle ich auch seit langem

Das Prinzip beruht nicht darauf, nur mehrmals das 100% perfekte Signal zu messen (Lustig, im Dokument wird sogar darauf angespielt, dass es Leute geben soll, die ein rauschfreies Messsignal als erstrebenswert ansehen Zwinkern) sondern eben darauf, eine Störung (Rauschen oder Rampe sei dahingestellt) auf das zu messende Signal aufzubringen bzw. auf die Referenzspannung des ADC (Für die Leute mit dem saubern Meßsignal). Genau dann, und nur dann funktioniert dieses Verfahren. Wenn alles klinisch rein ist funktioniert es eh nicht - und das hat auch niemand behauptet!

Aha,also wie ich schon sagte versucht man in dem Rauschen der niederwertigsten Bits wieder was rauszulesen um verlorene Auflösungen (Bits) wieder gut zu machen.
also genau das was das Dokument beschreibt.

Von Auflösungserhöhrung ist da keine silbe drinne ausser der missverständlichen Überschrifft.

Im Prinzip schaltet man einen Slope Konverter nach, dadurch der Genauigkeitsgewinn.

Was willst du nachschalten ?
Einen Wandler hienrt einem Wandler ?
Das ist Unsinn wie einen Tacho hinter einen Tacho zu hängen.

Wie soll ichs dir beweisen? Wenn ich demnächst wieder mal in Bastellaune bin, werde ich versuchen, mit den 8Bit ADC Eingängen des Mega 8 das selbe zu messen als mit den 10Bit.

Dafür brauchst du nicht zu basteln.
Das kannst du am Einfachsten aller AD-Wandler ,nämlich dem 1-Bit Wandler, auf dem Papier beweisen.

Is Kinderleicht weil so überschaubar.

Dann wirst du merken warum du mitten im Wald stehst und die Verlaugen hast.

Du beschreibst oben deinen angeblichen 1-Bit Wandler aber Fragst mit 0,2,4 und 6V gleich 4 Werte ab. das sind also 2 Bit.
Wo kommen die 4 Stufen her ?
Die Frage hast du auch ausgelassen.

Wenns nicht klappt, ziehe ich den Hut, wenns klappt, bin ich mir sicher wir finden einen Schaltungsfehler.... oder?

Schaltungsfehler,
Ja Klar.
Oder Böse Onkels in Ufos die die Zeit und die Naturgesetze mit Schaafskäse Manipulieren.


Nein,so leicht lass ich dich nicht vom Haken.

[chr-mt]

Hi,
interessante Diskussion!
Bin mal gespannt, wer "gewinnt"
Im Ernst, mich interessiert die Erklärung, warum es geht oder nicht, schon sehr.
Leider blicke ich da im Moment noch nicht ganz durch, hab' auch gerade (Vogel?)Grippe oder sowas. -----Hust--- oder bin einfach zu blöd' für das Thema (warscheinlicher )

Noch was zum lesen..
http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre...r/node129.html
http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre...r/node130.html

Das Ganze erinnert mich irgendwie an die vielleicht ähnliche Frage:
Wieso sieht ein Kamerabild mit 900 Linien Auflösung besser als eines mit 800 Linien Auflösung aus, obwohl der Monitor nur 720 Linien darstellen kann, weil er nicht mehr Bildpunkte horizontal hat.....
Aber das ist ein anderes Thema.. Laßt euch nicht ablenken


Gruß
Christopher

[Ratber]

@Chr-mt

Bin mal gespannt, wer "gewinnt"

Das ist aber keine Lotterie.

Noch was zum lesen..

Nett aber dort geht es um DA-Wandler also Digital nach Analog mit Pulslängenmodulation also über die Zeit.
Sinn der Methode ist ,wie es da steht,es bei einer DA-Wandlung niederfrequente also höhrbare Störungen durch das Niederwertigste Bit zu unterdrücken.
(Ich kann es nicht beschreiben aber wenn man es mal gehöhrt hat dann weiß man was gemeint ist.Eine Art unterschwelliges flattern,Tasten...ja wie gesagt.Kann ich nicht in Worte packen.
Das mag bei Lauter Musik nicht stören aber bei Klassik wäre dßs das Aus für den Player.)
Das ist übrigens so ganz nebenbei der Effekt den sich AlexAtRobo zunutze machen will.

Leider hilft und das aber nicht wirklich denn hier geht es um die Quantisierung also Analog nach Digital über spannungswerte.


Trotzdem Danke für die Links.

Das Ganze erinnert mich irgendwie an die vielleicht ähnliche Frage:
Wieso sieht ein Kamerabild mit 900 Linien Auflösung besser als eines mit 800 Linien Auflösung aus, obwohl der Monitor nur 720 Linien darstellen kann, weil er nicht mehr Bildpunkte horizontal hat.....
Aber das ist ein anderes Thema.. Laßt euch nicht ablenken

Das lenkt nicht ab.hab ja gerade die Zeit.

Ja Linien sind die Horizontalen Punkte.
Zeilen die Vertikalen.
Ein Fernseher zeigt nur 625 Zeilen der 720 gesammten aber auf einer Zeile ist er quasianalog (Ich sage quasi) und damit damit quasi unendlich auflösend.(Ich sagte nochmal quasi)
Natülich begrenzt die Bandbreite und die Beschichtung das ganze ein.
900 Linien sind also möglich wenn das Sichtgerät mitmacht und alles noch in die Bandbreite passt.

Stell dir mal eine Kamera vor die nur 50 Linien dastellen könnte.
also ein Bild aus 625 Sichtbaren Zeilen und nur 50 unterschiedlichen Bildinformationen pro Zeile.
Das wäre kaum zu deuten.

Kanste schön selbermachen.
Nimm nen foto von irgendeiner situation (Zb. Bild aussem Fenster) Reduzier 625 Zeilen (Horizontal kannste ruhig lassen.
diese Vorlage rechnest du dann auf Horizontale 380,420,280,560,600 und auf Grottige 50 für mein Beispiel um (Die 625 Zeilen bleiben unberührt.

Nun schauste dir die Ergebnisse im Vergleich auffem Monitor an.
Is zwar nicht exakt wie auf dem Fernseher aber du bekommst nen Eindruck dafür was die Angaben der Linien bedeuten.
Und es zeigt das 625 Zeilen ziemlich (Ich sagte Ziemlich ) witzlos sind wenn die Linien nicht stimmen.

Fertig