A/D Wandler mit mehr als 10 Bit gesucht mit 10bis16 Ports

[Yossarian]

Hallo
ja, wenn Du eine reine Gleichspannung messen willst,kannst Du durch unendliches abtasten(oder einlesen) die Rauschspannungen vollkommen eliminieren.Je öfter eingelesen werden muß, desto niedriger ist die meßbare Frequenz.
Eine Rauschspannung ist eine Störgröße, die ausgefiltert werden muß.In diesem Fall wird das weiße Rauschen durch die Quantisierung der Eingangsgröße erzeugt und verfälscht somit die erfaßte Spannung.Deshalb wird die gewonnene Meßspannung einem Tiefpaß zugeführt, was natürlich die Grenzfrequenz herabsetzt.

dieser Mittelwert, oder Zwischenwert ist berechnet aus realen Messungen

Da haben wir wohl verschiedene Anschauungen. Berechnet ist nicht gemessen.

Es ist völlig belanglos, ob der Sägezahn der Referenzspannung oder der Eingangsspannung überlagert wird! Das Ergebnis ist exakt das Gleiche!

nein, eben nicht. Wenn ich z.B die Sägespannung der Referenzspannung überlagere, so kenne ich doch zu jedem Zeitpunkt den Wert der Referenzspannung. Der Wert der Eingangsspannung ist mir aber unbekannt, sonst bräuchte ich ihn nicht zu messen. Ich muß einen mir bekannten Wert mit einem unbekannten Vergleichen, um eine Aussage über das Verhältnis der beiden machen zu können.
Wenn die Spannung 5,5(+-0,1V Rauschen)V beträgt, mein Wandler nur 5V ausgibt, werden nach 10mal messen immer noch nur 5V gezeigt. Wenn ich die Auflösung meines Wandlers steigere , zeigt er mir 5,5V an. Bei mehreren Messungen werden 5,4V;5,5V;oder auch 5,6V angezeigt.Das kann ich mitteln.
Dann würden bei weißem Rauschen und entsprechend hoher Anzahl Messungen wieder 5,5V angezeigt.
Also wenn verrauschte Referenzen zu besserer Genauigkeit führen soll, würde ich ganz gerne wissen wie das funktioniert.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

Ja , Captain Yossarian von der 256.Staffel
Soweit mir bekannt ist,bin ich der einzige Captain Yossarian,den ich kenne, aber eben nur, soweit mir bekannt ist.

[Mosi]

Hallo Captain, dann warst du das, der mit dem merkwürdigen Eierhandel reich geworden ist? , (man o man, das muss so vor 20Jahren gewesen sein, als ich das Buch gelesen habe...)

Aber jetzt zum Thema,
um es nochmal zu betonen, es geht mir nicht um eine Erhöhung der Genauigkeit, sondern um die Erhöhung der Auflösung.

Es ist in der Tat belanglos, wo der Sägezahn zugemischt wird.
Hier der praktische Beweis:
Uref soll 2,5V sein, die Rampe 5Vss, Messspannung 1V, Periode 1s
(ok, sehr abartig, aber du verstehst das sicher)
Also Sägezahn von 0-5V, nach 0,2s kippt der Trigger. Soweit alles klar, jetzt mische ich den Sägezahn dem Eingangssignal zu(ich drehe nur mal die Phase des Sägezahns um), d.h. Eingangssignal von +3,5V bis -1,5V, wann kippt der Komparator? Man sollte es kaum glauben, ebenfalls nach 0,2s!!! Nämlich bei 2,5V Uref!
Nehme ich jetzt statt einer Rampe einen symmetrischen Sägezahn ist das zeitliche Verhältnis von off zu on Zeiten in beiden Fällen exakt gleich, nämlich 1:4! Egal ob ich den Sägezahn der Uref oder der Umess zuführe! Lediglich die Phase ist gedreht, oder statt 1:4 eben 4:1.
So jetzt der nächste Gedankenschritt:
Stell dir jetzt bitte den 2,5V Komparator als komplettes, "hochgenaues" 1-bit Messgerät vor, der 1V Messspannung habe ich den 5V-sym-Sägezahn überlagert und gebe per Tastendruck zufällig!! samples des Gemisches an den Komparator und notiere das Ergebnis, es wird nach wenigen Zyklen das Verhältnis 4:1 aufweisen! (4mal weniger als 2,5V, 1mal mehr als 2,5V)
Wenn ich die Messspannung gar nicht kenne, gibt es folgende Möglichkeiten:

1. es gibt lediglich nullen, d.h. die Messpannung ist 0V oder kleiner.
2. es gibt mehr nullen als einsen, d.h. die Messpannung liegt zwischen 0 und 2,5V
3. es gibt genau gleich viele nullen und Einsen, d.h. die Messspannung ist genau 2,5V
usw. usf.
Nach hundert Messungen habe ich so bereits eine beachtliche Messgenauigkeit oder besser gesagt AUFLÖSUNG erreicht!

Langer Rede kurzer Sinn, ich kann mit einem einzigem bit, etwas Zeit und etwas Rechnen und natürlich einer der Messspannung zufällig zugeführten Spannung (denn es ist auch wieder egal, ob ich eine genau definierte Spannung zufällig abtaste, oder in genau definierten Abständen eine Probe einer zufälligen Spannung nehme, also einer Rauschsspannung) sehr viel höhere Auflösungen erreichen. Wenn ich will, auch 10 oder mehr bit. Alles eine Frage der Zeit die man hat.
Und: im unserem praktischen Beispiel geht es "lediglich" um die Erhöhung der Auflösung um z.B. 2Bit! Kein Mensch behauptet, dass wir mit solchen Mitteln mit einigermassen erträglichen Zeitaufwand 12bit erreichen, wir haben doch schon 10 Stück davon )

Captain Yossarian, it´s your turn now!

viele Grüße, Rene

[Mosi]

Ich glaube, der mit den Eiern hieß Metcalf, sorry

[Yossarian]

Hallo
nein, das war mein Kumpel Milo Minderbinder , der Meßoffizier. Major Metcalf habe ich nie persönlich kennengelernt.

hier komme ich nicht ganz klar. Wenn ich den Sägezahn mit 2.5 ref vergleiche, ergibt das ein Tastverhältnis von 50%. Wenn ich meine Meßspannung 1V mit einem Sägezahn 5V überlagere , ergibt das ein Tastverhältnis von 30%..
Du mischt das Eingangssignal 1V mit dem Sägezahn 5V und bekommst 3,5V;-1,5V , was nahelegt, daß Du mit Meß die Uref meinst. Kannst Du das mal aufdröseln?

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[Mosi]

Klar, Milo Minderbinder, wie konnte ich nur...

Aber jetzt fix zum Thema:
In deinem Diagramm hast du völlig richtig den (DC-freien!!)Sägezahn der Uref=2,5V addiert, so dass letztendlich am Anfang die resultierende Vergleichsspannung Uref-2,5V=0V ist, am Ende Uref+2,5V=5V. Also der Sägezahn hat eine Elongation von0V bis 5V.
Im Fall Umess hast du aber einen Offset von 2,5V dazuaddiert! Das darf man natürlich nicht, nicht schummeln! Auch hier gilt natürlich bei DC-freiem Sägezahn bei x=0: Umess-2,5V=-1,5V und am Punkt x=1: Umess+2,5V=+3,5V.
Im ersten Fall ist das Verhältnis 1:4, oder 20%, im zweiten Fall 4:1, oder 80%. Letztendlich ist beides das Gleiche! Alles eine Frage der Relativität...

Gruß, Rene

[Mosi]

Hier nochmal mit Grafik:

Fall1, Messspannung direkt an Komparator, anderer Komparatoreingang Sägezahn mit ref
Rot soll Uref (2,5V)sein, blau ist die der Ref überlagerte Sägezahnspannung, Grün die Umess.
Der rote Kringel ist der entscheidende Messpunkt, Umschlag bei 20%, also 1:4 (oder 20% : 80%)

Da ich nicht weiß, wie man eine zweite Grafik einfügt, gehts gleich weiter...

[Mosi]

Jetzt weiter mit Fall2, Der Messspannung wird der gleiche Sägezahn überlagert, dafür am anderen Komparator-Eingang lediglich die nackte Uref mit 2,5V.

Rot ist wieder Uref (2,5V)sein, violett ist die der Umess überlagerte Sägezahnspannung, Grün die Umess.
Blau ist eine weitere Möglichkeit, die Überlagerung des invertierten Sägezahns auf die Messspannung
Die roten Kringel sind wieder die entscheidenden Messpunkte, Umschlag einmal bei 80%, also 4:1 (oder 80% : 20%)
beim anderen mal wie schon gehabt: Umschlag bei 20%, also 1:4 (oder 20% : 80%)
Damit ist der Beweis erbracht:


Es ist egal, ob ich den Sägezahn der Messspannung, oder der Referenzspannung überlagere, das Ergebnis unterscheidet sich lediglich durch die Invertierung der Verhältnisse

So weit erstmal, noch Fragen?
Gruß, Rene

[Yossarian]

Hallo
Uref ist meine Referenzspannung! D.h. sie ist fest. Diese Referenz vergleiche ich mit dem Sägezahn.Der Komparator schaltet nach 0,5s.

Uref soll 2,5V sein, die Rampe 5Vss, Messspannung 1V, Periode 1s

jetzt mische ich den Sägezahn dem Eingangssignal zu

und das ist meine zweite Kurve -> Sägezahn + 1V Meßspannung.Der Komparator schaltet nach 0,3s.
Da ist nichts mit 2,5V addiert.-> Sägezahn(SZ) zum Zeitpunkt(ZP) 0s = 0V Meßspannung(MS) = 1V
0V + 1V = 1V, SZ zum ZP 1s=5V Ms=1V 5V+1V=6V
Da hier überall nur positive Spannungen vorkommen, wie kommst Du auf -2,5V ?
Wenn ich in Deinem Diagramm rot mit blau überlager, beträgt die Spannung bei 0s 2,5V und bei 1s 7,5V.
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[Mosi]

Hallo
Sägezahn + 1V Meßspannung.

Der Sägezahn hat am Punkt 0: -2,5V und am Punkt 1: +2,5V
Also DC=0!!!!

Du kannst doch nicht einerseits der Referenz den Sägezahn +/- 2,5V zumischen und andererseits mir beweisen wollen, dass wenn man diesen gleichen Sägezahn der Eingangsspannung zumischt, dieser Zahn urplötzlich 0V/+5V hat, bitte gleiche Bedingungen für alle!!!!
Woher nimmst du die 2,5V offset, die ist nicht vorgesehen!

Gruß, Rene

[Mosi]

Hallo
Uref ist meine Referenzspannung! D.h. sie ist fest. Diese Referenz vergleiche ich mit dem Sägezahn.

Ich nochmal,

das hier hab ich ja überlesen:

Du liegst komplett falsch:
bei dieser AD Wandlung vergleiche ich niemals den intern erzeugten Sägezahn mit der ebenfalls intern erzeugten Referenzspannung, da kommt natürlich IMMER 50% raus, egal wie groß die Messspannung ist, also kompletter Unfug
sondern:
man vergleicht eine REFERENZSÄGEZAHNSPANNUNG mit der EINGANGSSPANNUNG!!
und die Ref-Sägezahn-U wird gewonnen durch zumischung einer Ref-Gleichspannung zum Sägezahn.
Gruß, Rene

PS. Du musst mir übrigens noch erklären, wie du meinen Messaufbau findest...