Выбор АЦП.. а не взять ли мне звуковой кодек? Опции

[Le Fou]

Нужно строго синхронно оцифровать два сигнала. Прямоугольные импульсы с периодом около 1 мс и фронтами, скажем, 100 мксек. Важна корреляция между ними, и амплитуда основной гармоники одного из них. Желательно иметь динаимческий диапазон побольше.
Вопроc. А чем аудио-ацп может быть плох? Там и битность, и частотка, и каналов два.
Погрешность на постоянном токе? А он мне и не нужен.
Межканальное проникновение -- я могу его измерять перед каждым сеансом работы, задача позволяет.
Погрешность шкалы и даже нелинейность по всей шкале--пофигу. Измерения относительные.
Что там еще может быть? Дифф. нелинейность, пропущенные коды?
Встроенный шумодав, задранные басы?
Где засада?

[sensor_ua]

Может, посмотреть на C8051F064?

[furymaxx]

Если сигма-дельта АЦП то там скорее всего один модулятор и мультиплексор на несколько каналов - > с синхронностью могут быть проблемы.

PS Хотя, смотрю ADI сигма-дельты звуковые там все честно, два полноценных канала.

Сообщение отредактировал furymaxx - Sep 22 2007, 06:52

[Le Fou]

Может, посмотреть на C8051F064?

Хы, симпатичная штука. Только, боюсь, на DSP алгоритм его может в реальном времени не хватить. Это бы и не проблема, можно после измерения с буфером поработать. Но внешняя память там как-то замороченно ставится?.

PS Хотя, смотрю ADI сигма-дельты звуковые там все честно, два полноценных канала.

Ага, AD1871 например..

[blackfin]

Вопроc. А чем аудио-ацп может быть плох? Там и битность, и частотка, и каналов два.
Погрешность на постоянном токе? А он мне и не нужен.
Межканальное проникновение -- я могу его измерять перед каждым сеансом работы, задача позволяет.
Погрешность шкалы и даже нелинейность по всей шкале--пофигу. Измерения относительные.
Что там еще может быть? Дифф. нелинейность, пропущенные коды?
Встроенный шумодав, задранные басы?
Где засада?

ИМХО, AD1871 - стерео-АЦП ничем не плох.
Два независимых канала с частотой дискретизации 48/96KHz.
Развязка между каналами -100dB. Асимметрия каналов 0,01dB.
Есть программируемый усилитель с Ку=0...12dB.
На выбор - обычный или дифференциальный вход.
Для фильтрации постоянной составляющей в AD1871 встроен фильтр с частотой среза 2Hz.
Однако, если постоянка нужна, фильтр можно откючить.
Для фильтрации высокочастотной составляющей встроен фильтр с полосой пропускания 21,77KHz.
Затухание в полосе заграждения, т.е. выше 26,23KHz - 120dB.
Фильтры цифровые, реализованы с помощью встроенного в АЦП простенького DSP.
Последовательный интерфейс - I2S.

[aal]

пользовал PCM4202 - s/n 118db Fd до 216кГц. Фильтр низких отключаемый. Получил реально 106 дб. Сейчас у тексаса есть продолжение семейства.

[Alex255]

Нужно строго синхронно оцифровать два сигнала. Прямоугольные импульсы с периодом около 1 мс и фронтами, скажем, 100 мксек. Важна корреляция между ними, и амплитуда основной гармоники одного из них. Желательно иметь динаимческий диапазон побольше.
Вопроc. А чем аудио-ацп может быть плох? Там и битность, и частотка, и каналов два.
Погрешность на постоянном токе? А он мне и не нужен.
Межканальное проникновение -- я могу его измерять перед каждым сеансом работы, задача позволяет.
Погрешность шкалы и даже нелинейность по всей шкале--пофигу. Измерения относительные.
Что там еще может быть? Дифф. нелинейность, пропущенные коды?
Встроенный шумодав, задранные басы?
Где засада?

Аудио кодек похоже здесь не годится. Посмотрите особенности работы сигма-дельта АЦП. Возьмите пару АЦП последовательного приближения бит на 16 и будет Вам счастье.

[uriy]

Аудио кодек похоже здесь не годится. Посмотрите особенности работы сигма-дельта АЦП.

Можно подробней что за такие особенности из-за которых нельза использовать в данном случае аудио кодек?
Меня смущает другое, а зачем вам вообще АЦП для измерения параметров прямоугольного сигнала. Почему бы сразу не завести на пин проца. АЦП все равно будет выдавать два значения 0 и амплитуду сигнала (как я понял она вас даже не интересует, а интересует только длительность сигналов). Или вас еще фронты и спады интересуют. Тогда надо брать АЦП с большей частотой дискретизации нежели аудио.

[Le Fou]

Можно подробней что за такие особенности из-за которых нельза использовать в данном случае аудио кодек?
Меня смущает другое, а зачем вам вообще АЦП для измерения параметров прямоугольного сигнала. Почему бы сразу не завести на пин проца. АЦП все равно будет выдавать два значения 0 и амплитуду сигнала (как я понял она вас даже не интересует, а интересует только длительность сигналов). Или вас еще фронты и спады интересуют. Тогда надо брать АЦП с большей частотой дискретизации нежели аудио.

Мне кажется, что никаких противопоказаний для дельта-сигма тут нет, если они тактируются синхронно.

Я немного упростил условия задачи, в реальности сигнал может быть изрядной трапецией. Хочется универсальности побольше. Может захотеться использовать прибор на совсем произвольном периодическом сигнале. Или работать с гармоникой. Т.е. АЦП для возможности спектрального анализа
Хотя предложение естественное.

пользовал PCM4202 - s/n 118db Fd до 216кГц. Фильтр низких отключаемый. Получил реально 106 дб. Сейчас у тексаса есть продолжение семейства.

Спасибо за наводку, я прозевал это семейство.

[el34]

использовал в корреляционном анализаторе аудио-дельта-сигма от ADI
и (рекомендую взглянуть) продукты http://www.cirrus.com/en/ .....

[Alex255]

Можно подробней что за такие особенности из-за которых нельза использовать в данном случае аудио кодек?
Меня смущает другое, а зачем вам вообще АЦП для измерения параметров прямоугольного сигнала. Почему бы сразу не завести на пин проца. АЦП все равно будет выдавать два значения 0 и амплитуду сигнала (как я понял она вас даже не интересует, а интересует только длительность сигналов). Или вас еще фронты и спады интересуют. Тогда надо брать АЦП с большей частотой дискретизации нежели аудио.

Можно. Честное значение на таком АЦП (с нуля) появляется с частотой F/2^N. А тут ведь речь об импульсах. Другое дело гармоники и особенности нашего восприятия звука. Что касается корелляции.. Может быть может быть, но я бы поостерегся, потому что результат будет в значительной мере вещью в себе (зависимость от сигнала, реализации АЦП и пр.)

[uriy]

А что здесь имеется ввиду под F, вероятно частота однобитного потока? Она не равна частоте сэмплирования. Для сигма-дельта АЦП она в десятки или даже в сотни раз выше.

[DS]

Скорость нарастания сигнала, как я понимаю, ограничена 100 мкс. Поэтому подойдет сигма-дельта АЦП, у которого допускается full-scale сигнал на входе с частотой более 2 КГц. Аудио АЦП, с очевидностью, проходят по этому критерию.

[Le Fou]

А тут ведь речь об импульсах.

Если речь про задержку во внутреннем фильтре, то тут все нормально. Возможно, это не очень четко отражено в исходном сообщении, но сигнал вполне периодический, некоторое запаздывание АЦП относительно реального времени не страшно. Если два канала работают синхронно, конечно.

[Alex255]

А что здесь имеется ввиду под F, вероятно частота однобитного потока? Она не равна частоте сэмплирования. Для сигма-дельта АЦП она в десятки или даже в сотни раз выше.

Даже не сотни. Пусть тактовая 10МГц. Тогда честный сигнал 16 бит на выходе появится через 2^16/10^7=1/160 сек. И если сигнал импульсный (если периодический то несколько более обнадеживающе) то дело швах. И сэмплирование на 96кГц не спасет. То что ухо хорошо воспринимает такую оцифровку... Особенности восприятия, как наше ухо (да и зрение) только не обманывают..

Если речь про задержку во внутреннем фильтре, то тут все нормально. Возможно, это не очень четко отражено в исходном сообщении, но сигнал вполне периодический, некоторое запаздывание АЦП относительно реального времени не страшно. Если два канала работают синхронно, конечно.

В том то и дело, что появляется зависимость от того, какой сигнал на входе. В конечном итоге, если для достижения конечной цели (нет мире идеала) достаточно... Попробуете - расскажете. А почему все-таки АЦП посл. приближения не устраивают?

[el34]

Alex255>В том то и дело, что появляется зависимость от того, какой сигнал на входе.

поясните пожалуйста.... из этого не понятно почему нельзя использовать несколько одинаковых и синхронно
работающих каналов дельта-сигма для последующей корр. обработки...
делал я и 4_х канальные корреляторы на 2х ad1877 в полосе до 12kHz .... все честно работает ...
проверялось неоднократно ...и не мной , а были и есть оч. придирчивые проверятели...

[Alex255]

Alex255>В том то и дело, что появляется зависимость от того, какой сигнал на входе.

поясните пожалуйста.... из этого не понятно почему нельзя использовать несколько одинаковых и синхронно
работающих каналов дельта-сигма для последующей корр. обработки...
делал я и 4_х канальные корреляторы на 2х ad1877 в полосе до 12kHz .... все честно работает ...
проверялось неоднократно ...и не мной , а были и есть оч. придирчивые проверятели...

Это от конкретной задачи зависит, я писал уже. Что понимать под корелляционной обработкой и пр.

[uriy]

Alex255 Откуда эта формула F/2^N?

Честное значение на таком АЦП (с нуля) появляется с частотой F/2^N

Т.е. вы хотите сказать что частота сэмплирования такого АЦП равна 160 Гц!!! (из ваших расчетов 2^16/10^7=1/160 сек). Вы же прекрасно понимаете что это не так.
Вот пример реального сигма-дельта кодека AD73322. тактовая частота 16,384 МГц. Максимальная частота сэмплирования 64 КГц.
Время задержки на фильтре-дециматоре составляет 22,7 мкс.
Так откуда же время 1/160 сек.

[Le Fou]

А почему все-таки АЦП посл. приближения не устраивают?

Оптические измерения, динамический диапазон большой. 24 бита привлекают. Можно самому оверсемлинг-децимацию с 16-битным АЦП забацать, но фиг знает, что там за шумы в МЗР и будет ли все кошерно.
К тому же есть чисто технологический трабл. Строго двухканальные SAR редкость, а дивайс штучный -- плату делать не хочу, хочу кит купить.
Звуковых китов на свете много. А на макетке два АЦП лепить -- безобразие.

Сообщение отредактировал Le Fou - Sep 28 2007, 09:42

[anton]

Alex255 Откуда эта формула F/2^N?

Т.е. вы хотите сказать что частота сэмплирования такого АЦП равна 160 Гц!!! (из ваших расчетов 2^16/10^7=1/160 сек). Вы же прекрасно понимаете что это не так.
Вот пример реального сигма-дельта кодека AD73322. тактовая частота 16,384 МГц. Максимальная частота сэмплирования 64 КГц.
Время задержки на фильтре-дециматоре составляет 22,7 мкс.
Так откуда же время 1/160 сек.

AD73322 это звуковая микросхема судя по хорактеристикам дает разрешение бит 12-13 не более.
Если нужна точность оцифровки и высокое разрешение то нужно смотреть специализированные АЦП (у адио точность не нормируется т.е. о напрежении по коду можно сказать только что оно гдето там).

На счет формулы F/2^N то она действительно завышена и зависит от метода реализации сигма дельта модулятора (и F/2 это не половина частоты дискретизации а половина частоты пропускания фильтра-дециматора).

[Alex255]

AD73322 это звуковая микросхема судя по хорактеристикам дает разрешение бит 12-13 не более.
Если нужна точность оцифровки и высокое разрешение то нужно смотреть специализированные АЦП (у адио точность не нормируется т.е. о напрежении по коду можно сказать только что оно гдето там).

На счет формулы F/2^N то она действительно завышена и зависит от метода реализации сигма дельта модулятора (и F/2 это не половина частоты дискретизации а половина частоты пропускания фильтра-дециматора).

Ничего здесь не завышено... Почитайте как оно работает, потом поговорим...

[Настовьяк Артём]

Оптические измерения, динамический диапазон большой. 24 бита привлекают. Можно самому оверсемлинг-децимацию с 16-битным АЦП забацать, но фиг знает, что там за шумы в МЗР и будет ли все кошерно.
К тому же есть чисто технологический трабл. Строго двухканальные SAR редкость, а дивайс штучный -- плату делать не хочу, хочу кит купить.
Звуковых китов на свете много. А на макетке два АЦП лепить -- безобразие.

А чем вам собственно C8051F064EK не нравится - там два независимых мегагерцевых ацп, правда на этой плате они дают от силы бит 13.
У меня есть несколько проектов на такой плате.
У платы практически нету минусов:
у меня побывало 5 плат и на всех ЦАПы на F064 работали (не работало АЦП2)!!!
Недостающие порты (и ЦАПы) придётся распаять вручную.
Скорость по UARTу 921600 бод - больше мост не даёт (точнее его дрова).

[Frox_SzC]

Подскажите пожалуйста, где можно найти АЦП на Verilog-AMS????

[Andr2I]

Даже не сотни. Пусть тактовая 10МГц. Тогда честный сигнал 16 бит на выходе появится через 2^16/10^7=1/160 сек. И если сигнал импульсный (если периодический то несколько более обнадеживающе) то дело швах. И сэмплирование на 96кГц не спасет. То что ухо хорошо воспринимает такую оцифровку... Особенности восприятия, как наше ухо (да и зрение) только не обманывают..

Что есть честные 16 бит?
160Гц - частота дискретизации будет если использован тупой модулятор с абсолютно плоским распределением шума, а в качестве дециматора использован сумматор . Реально так никто не делает - и шуму больше в ВЧ и дециматор - фильтр с очень крутыми фронтами.
Очень интересно - музыка это по Вашему периодический сигнал или бедный Найквист опять в пролете?

В том то и дело, что появляется зависимость от того, какой сигнал на входе. В конечном итоге, если для достижения конечной цели (нет мире идеала) достаточно...

По косвенным данным в качестве дециматора используется КИХ фильтр, у него с фазовой характеристикой все хорошо.

[AndreyVN]

Оптические измерения, динамический диапазон большой. 24 бита привлекают. Можно самому оверсемлинг-децимацию с 16-битным АЦП забацать, но фиг знает, что там за шумы в МЗР и будет ли все кошерно.
К тому же есть чисто технологический трабл. Строго двухканальные SAR редкость, а дивайс штучный -- плату делать не хочу, хочу кит купить.
Звуковых китов на свете много. А на макетке два АЦП лепить -- безобразие.

Ох уж эти 24 бит! Давно веду войну с ADS 1252 (24 бита дельта-сигма 1 канал) лучше чем 13-14 бит пока не получается, младшие биты тонут в шумах. Обвязка, вроде грамотная, малошумящая, земляной регион, отдельное стабильно питание, опора REF3025. Я это к тому, что расчитывать на динамический диапазон 24 бита, видимо, у любого дельта-сигма рассчитывать не стоит.

А в звукковухе кто гарантирует одновременность оцифровки каналов? Или звуковуха самодельная?

[Tanya]

Ох уж эти 24 бит! Давно веду войну с ADS 1252 (24 бита дельта-сигма 1 канал) лучше чем 13-14 бит пока не получается, младшие биты тонут в шумах. Обвязка, вроде грамотная, малошумящая, земляной регион, отдельное стабильно питание, опора REF3025. Я это к тому, что расчитывать на динамический диапазон 24 бита, видимо, у любого дельта-сигма рассчитывать не стоит.

Напишите об этом производителям - пусть перестанут дурачить потребителей.

[_pv]

Ничего здесь не завышено... Почитайте как оно работает, потом поговорим...

Сильно ошибаетесь если считаете что знаете как оно работает и что для получения N разрядов в сигма-дельта АЦП нужна передискретизация в 2^N раз.
Ключевое слово "noise shaping".

Ох уж эти 24 бит! Давно веду войну с ADS 1252 (24 бита дельта-сигма 1 канал) лучше чем 13-14 бит пока не получается, младшие биты тонут в шумах. Обвязка, вроде грамотная, малошумящая, земляной регион, отдельное стабильно питание, опора REF3025. Я это к тому, что расчитывать на динамический диапазон 24 бита, видимо, у любого дельта-сигма рассчитывать не стоит.

Из того что из заявленных 19 ENOB удалось получить только 14 вовсе не следует что в этом АЦП виноват. И уж тем более не надо данный опыт экстраполировать на любой АЦП.
А рассчитывать можно только на то что заявлено производителем
Если микросхема не бракованная обеспечивать параметры из даташита обязана. Естественно, при соблюдении описанных в даташите условий при которых данный параметр был измерен.

[Alex11]

Использовать или нет звуковые АЦП - вопрос в том, что Вы хотите получить. Если хороший сигнал/шум, хорошую дифференциальную нелинейность и большое количество дискретов - тогда он Ваш. Но при этом все это будет плавать от температуры произвольно и абсолютной точности выше 12-13 битов на нем не получить. Но бывает, что она и не нужна, а нужны только относительные измерения. Если нужна абсолютная точность, то есть измерительные дельта-сигма АЦП, в том числе и с довольно высокой частотой дискретизации. Там все уже метрологически точно (насколько обещано в datasheet). Оба этих варианта имеют общий недостаток - время установления правильного результата при подаче ступеньки очень велико (характерная величина 50-100 отсчетов) и определяется она характеристикой децимационного фильтра. Если это неприемлемо - тогда прямая дорога к АЦП прямого преобразования или последовательного приближения. Первые из них не очень высокой разрядности и имеют высокую дифференциальную нелинейность, вторые - медленные. И далее по кругу, пока не поймете, что нет в жизни счастья.

[AndreyVN]

Напишите об этом производителям - пусть перестанут дурачить потребителей.

А они и не дурачат, это запас для стат. обработки. Хотите покопаться в шумах - пожалуйста.

Из того что из заявленных 19 ENOB удалось получить только 14 вовсе не следует что в этом АЦП виноват. И уж тем более не надо данный опыт экстраполировать на любой АЦП.
А рассчитывать можно только на то что заявлено производителем
Если микросхема не бракованная обеспечивать параметры из даташита обязана. Естественно, при соблюдении описанных в даташите условий при которых данный параметр был измерен.

Правильно, "19 ENOB". Я до 19 не дотянул пока, о чем и сообщил.
Для того мы здесь и собрались, чтобы обмениваться опытом а не даташитами.
А на 24 бита рассчитывать не стоит для любого АЦП ибо при реальных динамических диапазонах младшие биты оказываются сравнимы с тепловыми шумами Найквиста (я говорил именно про 24 бита).

К стати, _pv, раз Вы отстаиваете параметры, заявленные Вurr-Brown, какое разрешение удалось получить Вам?

[Alex11]

Я не работал с 1252, но на 1274 у меня получается без особенных проблем пиковый шум +/- 100 отсчетов, среднеквадратичный 25 отсчетов. При том, что они про него обещали SNR 111 дБ, а у меня 110.5. На звуковом АЦП, правда не BurrBrown, а японском AK5394A, вместе со входным трактом получилось 122 дБ сигнал/шум. Так что, заявленные в datasheet'ах параметры можно даже превысить.

[AndreyVN]

Я не работал с 1252, но на 1274 у меня получается без особенных проблем пиковый шум +/- 100 отсчетов, среднеквадратичный 25 отсчетов. При том, что они про него обещали SNR 111 дБ, а у меня 110.5. На звуковом АЦП, правда не BurrBrown, а японском AK5394A, вместе со входным трактом получилось 122 дБ сигнал/шум. Так что, заявленные в datasheet'ах параметры можно даже превысить.

А что такое 100 отсчетов? Амплитуда шума 100 дискрет? Если так, то это получается где-то 6-7 бит на шум, 17-18 бит на сигнал.
У меня на самом деле все проблемы из-за пикового детектора, АЦП скорее всего ни при чем.

[Pat]

Я не работал с 1252, но на 1274 у меня получается без особенных проблем пиковый шум +/- 100 отсчетов, среднеквадратичный 25 отсчетов. При том, что они про него обещали SNR 111 дБ, а у меня 110.5. На звуковом АЦП, правда не BurrBrown, а японском AK5394A, вместе со входным трактом получилось 122 дБ сигнал/шум.

Прошу у всех прощения что не в тему.
Но не могли бы вы объяснить методику вашего расчета SNR
В смысле как вы его считали и какие эксперименты проводили?

[Alex11]

Про 1274 - это прикидка, исходя из 25 отсчетов среднеквадратичного шума, а про 5394 - там были честные и строгие измерения. В системе кроме АЦП есть еще и ЦАП. Замыкаем ЦАП на АЦП, генерируем 1КГц синус на ЦАП'е (максимальной амплитуды), принимаем с АЦП, далее считаем по Фурье спектр, вырезаем гармоники (честно, заменяя на средний уровень шима), далее суммируем (квадратично) шум и основную частоту, затем делим одно на другое. Отдельно считаем гармоники и получаем коэффициент нелинейных искажений. Дополнительно проводился эксперимент с внешним генератором, подключенным к АЦП. Но в этом случае пришлось использовать внешний делитель, т.к. уровень шума генератора несколько выше уровня шума АЦП. Основная задача последнего эксперимента была проверить нет ли в системе джиттера, который не влияет на результат в эксперименте с закольцованным АЦП и ЦАП. Цифры были получены примерно те же.

[AndreyVN]

Прошу у всех прощения что не в тему.
Но не могли бы вы объяснить методику вашего расчета SNR
В смысле как вы его считали и какие эксперименты проводили?

А я подаю на АЦП постоянку со стабильного REF, и смотрю сколько бит пляшет получаем точность преобразователя, по моему более наглядная величина чем SNR.

2 Alex11. Обычно отсчетами называют выборки по временной шкале. Поскольку для величины вольт на младший бит нет красивого слова иногда пользуются словом "дскрет". Как я догадываюсь Вы имено о дискретах говорите?

[alexkok]

Я не работал с 1252, но на 1274 у меня получается без особенных проблем пиковый шум +/- 100 отсчетов, среднеквадратичный 25 отсчетов. При том, что они про него обещали SNR 111 дБ, а у меня 110.5. На звуковом АЦП, правда не BurrBrown, а японском AK5394A, вместе со входным трактом получилось 122 дБ сигнал/шум. Так что, заявленные в datasheet'ах параметры можно даже превысить.

А это при каких условиях?
Интересует в какой полосе, частота дискретизации, сопротивление источника, коэффициент усиления усилителя и его шумы.

[Herz]

А я подаю на АЦП постоянку со стабильного REF, и смотрю сколько бит пляшет получаем точность преобразователя, по моему более наглядная величина чем SNR.

А сам REF не шумит?

[Alex11]

2 Alex11. Обычно отсчетами называют выборки по временной шкале. Поскольку для величины вольт на младший бит нет красивого слова иногда пользуются словом "дскрет". Как я догадываюсь Вы имено о дискретах говорите?

Конечно, о них.

А это при каких условиях?
Интересует в какой полосе, частота дискретизации, сопротивление источника, коэффициент усиления усилителя и его шумы.

Частота дискретизации 25.6 КГц, усилитель единичный, шумы отдельно усилителя не измерял, результат получился, который меня устраивает с запасом, и ладно.