【ADC】A/D, D/Aｺﾝﾊﾞｰﾀを語るｽﾚ【DAC】
ADC = analog-to-digital converter
DAC = digital-to-analog converter
を語るスレ。ありそうで無いので立てた。
☆ ADC前段のOPAMPもおk
☆ DAC後段回路もおk
☆ ADC/DACの基準電圧源ﾈﾀもおk
☆ (ADC/DACとのｲﾝﾀｰﾌｪｰｽは、ｼﾌﾞｼﾌﾞ ぉk)
☆ ADC/DACの電源ﾈﾀは程々にぉk
☆ 「チップは使わん、ΔΣやラダーを自分で回路組んじゃうもんね」は大歓迎
☆ PWMによるDACもたぶんおk
★ ｵｰｵﾀは来るな, AV(Audio/Visual)ﾈﾀはダメ PCのマイク入力って24bitだったりしますよね？
1[v]/2^24=60nV
OP07のオフセット電圧でさえ30uVくらだというのにこの精度は必要なんでしょうか？てゆうかこの精度出るんでしょうか？ >>6
その手のADCはΔΣ型。
乱暴に言えば1bit ADCで、高いサンプリング周波数によって24bit ADCの性能を得るもの。
定常的に30μVの誤差があればそれは変換結果に含まれる。
が、それはDC成分だから除去可能。
結果、精度は得られる。 それから高精度になると、ダイナミック・エレメント・マッチングを使っているな 高速(GHZ) フラッシュ型
中速(~100MHz)パイプライン型
低速 SAR型
16〜24bit DS型 まあオーディオ関係の24ビットってのは、実際にはね・・・ ギガヘルツ帯18GHzW 10GS/sのフラッシュで有名な「ASNT7120-KMA」
ttp://www.adsantec.com/uploads/products/pdf/asnt7120-kma.pdf
アナログ入力振幅電圧がCMLなので800mV、直線性は±110mVの範囲まで
（計算するとおよそ±2LSBで）直線性を保証している、フル振幅で±3%の
直線性を保証している。但し、4ビットのAD変換器 補足
アナログ入力は、差動対なので、差動入力をするとフルスケールは当然
1.6Vになる。差動入力をシングルで使うと0.8Vだが、直線性が保証でき
なくなるため、シングルで使うのは良くない。 シングルエンド/差動信号変換回路
ttp://japan.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/2882 >>12
すごい石だな。4bitなのがちょっと悲しいけど。
2個横に並べて、一方をオフセットすれば8bitとして使えるかな。
それとも3Gbps ADCを並べたるのがいいのかな。 >>14
10Gspsだよ? バランはダメっしょ?
SMT Wideband RF Transformers
ttp://www.coilcraft.com/wideband.cfm
3.5GHzが上限やね。
ここは差動アンプで入力の片側を接地では?
ASNT6141-KMC
ttp://www.adsantec.com/index.php?page=asnt6141-kmc >>16
ASNT6142-KMC こちの25GHzだな
ttp://www.adsantec.com/index.php?page=asnt6142-kmc 20GHz帯域の光信号を6chのAWGを使って120GspsしているADコンバータ
ttp://photonicssociety.org/newsletters/oct03/data.html >>18
タイムストレッチって、具体的にどんな素子なんだ? >>18
Tektronix TDS7404 のオシロスコープに実際の製品として使われているんだね
>>19
Figure 3 Physical implementation of the time-stretch preprocessing.
Single SideBand (SSB) modulation removes the electrical bandwidth
limitation imposed by dispersion. The differential Mach-Zehnder (MZ)
modulation is used to remove common-mode distortion. >>20
20Gspsじゃないか?
ttp://www.testequipmentconnection.com/tecspecs/TEKTRONIX_TDS7404.PDF
それを6台使っていると理解。 >>20
オシロスコープは「digitizer」として使われているね。この例だと、これを6台並べて
20GHzの信号をFigure 1のWavelength Divisionで入力信号を周波数で6分割の
周波数領域にした後、タイムストレッチで6分周して波形を見ている。これを使うと
4GHzのオシロスコープで20GHzの信号を見ることができると言うことのようだ。
この技術を使うと
4GHzのオシロスコープが最大24GHz帯域で使えるオシロスコープになりますよだね。 >>20
> Figure 3 Physical implementation of the time-stretch preprocessing.
SSB変調にMZ変調…
それを電気信号ではなく、光信号で処理してるんだな。
光はわからんw
>>22
> 周波数で6分割の周波数領域にした後
それ、どこから出てきた?
「Wavelength Division」とは書かれているが、「Frequency Division」とも周波数分割とも読めないが? DAQ/Digitizer: ADQ108 - 8-bit, 7 GSPS
ttp://www.mish.co.jp/adq108_01.html
載っているチップはなんだろう。
光はワケワカメだけど、電気だったらこっちがしっくり来るなぁ
インターリーブ技術
ttp://www.mish.co.jp/datasheet/SPDevices/Interleaving.pdf 10bitADC二つを組み合わせて20bit分解能のADC作成って可能でしょうか？
VCCの1024分の1ボルトを出せれば可能かな？と思いますが、
実現方法を思いつけません。 >>25
サンプリング周波数は?
低速なら10bitのまま高いサンプリング周波数で計測し、演算によって20bitの精度を得る事は出来る。
ΔΣ型がこのやり方。
で、サンプリング周波数は? >>27
AN-283：シグマ・デルタADC/DAC の原理 - Analog Devices
ttp://www.analog.com/static/imported-files/jp/application_notes/AN-283_jp.pdf
ΔΣ型 A ? D コンバータの 動作原理と使い方 - CQ出版社
ttp://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0309/0309toku.pdf
第2回 Δ-Σ型A-Dコンバータのしくみ
ttp://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0032/dwm003201420.pdf 10bit変換したアナログ電圧の残りをそのまま次のコンバーターにいれることができれば、可能だがその精度の電荷伝送はオンチップじゃない限り不可能。
デルタシグマはフィードバックが必要だしそこのサンプリングパスでまた20bitの分解能がいるからボード上で実現するのは無謀かもしれません。A/Dが専門なので結構不可解になってしまったかも。。
製品で24bitとかのADI製品を買うのが一番現実的かと 市販でいいなら
MCP3553-E/SN 22bit 60ksps
MAX11202AEUB+ 24bit 120ksps
ADS1231 24bit 80ksps
かな。
でも、マイコン内蔵のADCを使いたいと思ってたけど、違うの? >>25
>>29
> フィードバックが必要だしそこのサンプリングパスでまた20bitの分解能がいるから
いやいや(汗
ΔΣ型ってΔΣ変換器+LPF+デシメータ、この後段のアイデアだけ頂くのさ。
今回は10bitだから、ΔΣ型みたく量子化ノイズをそんなに気にしなくていい。
なので84.384kHzでサンプリングして、2点の移動平均(=LPF)を取り間引けば、充分42.192kHz, 20bit相当になると。
頑張って4倍サンプリングして、FIRなりIIRフィルタにするかはこだわり次第だけどさ。 何に使うのか分からないが、超高速のA/D変換器のようだ
ttp://www.fujitsu.com/downloads/MICRO/fma/pdf/56G_ADC_FactSheet.pdf
ttp://www.ofcnfoec.org/osa.ofc/media/Default/PDF/2011/OTuN1_Slides.pdf >>29
> A/Dが専門なので
とか言いつつ、デルタシグマが分かって無さげなのはどうなのよ? LTEサービスのお陰で光通信のアクセス系の加入者が、減少しだしたそうな
新規加入者が解約数を補う情況 なんか引越しでLTEに乗り換える人が多くなったそうな
ttp://www.nikkei.com/article/DGXNASDD210DZ_R21C12A1000000/ 基地局間通信は100Gbとかだから俗にいう光通信とは技術も結構違うんじゃない。 これを読めばいいね
ttp://www.gigoptix.com/component/k2/item/download/9.html 製品の例
ttp://www.sei.co.jp/tr/pdf/info/sei10730.pdf >>31 DSPKの場合に必要
ttp://www.huawei.com/ilink/jp/solutions/broader-smarter/morematerial-b/HW_111753 >>37
今の光通信は、実験室レベルで1Pbps(ペタ)だってさ （ ﾟдﾟ）ﾎﾟｶｰﾝ
100Gbpsの上の1/10/100Tbpsすっ飛ばして、なんとまぁ…。
光ファイバー1本で1Pbps、52.4kmの伝送に成功、映画5000本分が1秒で
ttp://internet.watch.impress.co.jp/docs/news/20120921_561411.html
1波長分で380Gbpsらしいけど、どういうADC/DACを使ってんだ? >>41
1波長、12コア合わせて380Gbps 。1コア、1波長でコア1つに一つADCがあるだろうから、
ADC1つあたり31.7 Gbps。32QAMだから1 Gシンボル毎秒。多少のオーバーサンプリングを
考慮しても数GHzのADCじゃね？
論文読んでみると、実際に1Pbpsを送ってそれを全部受信して比べるという実験はしてないね。部分的に
調べて1Pbps送って届いているはず、という結果。 >>42
I/QそれぞれにADCがあることを考えるとADCのスピードは更に半分。 >>42
> 1波長、12コア合わせて380Gbps
勘違いしてない?
1波長、1コアで380Gbps 。1コア、1波長でコア1つに一つADCがあるだろうから、
12コアなら4,560Gbps。
それをそれぞれ222波長で送るから、1,012,320Gbpsでペタになる。
> ADC1つあたり31.7 Gbps。32QAMだから1 Gシンボル毎秒。
そっか、ADC1つあたり380Gbps。32QAMで11.875Gシンボル毎秒になるから、そこら辺ので事足りるのか。 100G製品だとADCは使わずにPLC技術を使っているな
ttp://www.lfw-japan.jp/news2010/news_20100318_01.html >>45
PLC技術!!
そんなの知らんがなΣ（ﾟдﾟlll）ｶﾞｰﾝ 異なる位相の光信号をPLCでいくつかの光路に振り分けて、通ってくる光路で
信号を識別して電気信号に変換している
PLCで作った光路は、位相フィルタの働きを持っているので、こんなことができる
ADCを使っている製品は、光の伝送で起きる光の周波数分散を補償するのに光信号で
する方法と電気信号でする方法があるのだが、電気信号でした場合、分散の補償が
電気信号なのでディジタル処理が可能になり光信号で補償できないことも対応できる ADC設計している人いる? 多くは語れないだろうけど。 >>49
> 異なる位相の光信号 〜 通ってくる光路で信号を識別
ねぇねぇ、位相はそれで識別出来ても、光の強弱はどう読み取るの?
読み取れないと32QAMにならないと思うんだけど? 光センサーの感度が異なるものを物理的に並べておけばいいのじゃないか
センサーが応答した組合せで大きさを識別できるよ >>50
無線通信用の設計してるよ。
そんな語る事もないけど >>57
自分も無線通信用。このへんもインドにアウトソースされる日がいつか来るんだろうか。。 >>57>>58
あんたらが世界最先端を走っててくれれば、日本も大丈夫。 中国の経済成長が鈍化して来ているので、
2030年頃にインドが中国に追いつく話が出ているよ 現在分解能14bit以上、サンプリングレート100Hz以上のADCが必要で、
とりあえずはマイコン内蔵の10bitADCを平均して見かけ上14bit分の値を取り出していたのですが
ちゃんとしたものが作りたく色々検索していたらここにたどり着きました
そこで、>>30の方の
>今回は10bitだから、ΔΣ型みたく量子化ノイズをそんなに気にしなくていい。
>なので84.384kHzでサンプリングして、2点の移動平均(=LPF)を取り間引けば、充分42.192kHz, 20bit相当になると。
が気になったのですが理屈がわかりません
なにか参考書などがあれば紹介していただけないでしょうか >>63
> 10bitADCを平均して見かけ上14bit分の値
これと>>30の考え方は同じだよ。 > そこで、>>30の方の
> >今回は10bitだから、ΔΣ型みたく量子化ノイズをそんなに気にしなくていい。
> >なので84.384kHzでサンプリングして、2点の移動平均(=LPF)を取り間引けば、充分42.192kHz, 20bit相当になると。
> が気になったのですが理屈がわかりません
> なにか参考書などがあれば紹介していただけないでしょうか
そもそも>>30の、2倍でオーバーサンプリングしたら解像度がビット数で倍(10ビットから20ビット)
相当になるというのが誤りです。正しくは4倍でオーバーサンプリングしてやっとビット数が1増える。
しかもこれは入力が複数のADCのしきい値をまたぐほど十分動的な場合で、DC入力の場合は
入力にあえてノイズを入れない限りはオーバーサンプリングしても全く意味が無いです。
http://www.ti.com/lit/an/spra461/spra461.pdf >>63
100Hzならデルタシグマであるんじゃないの？
上記の方がいう通りナイキストADCをオーバーサンプルしてもいいとは思いますが。 さすがTI、わかりやすい。
ADIのデザリングに関する資料もわかりやすかったけどどこにあったっけな。。 100Hz が扱えない単品ADC は無いだろうから適当な16bitモノでいいんじゃないか。 >>63です
みなさんありがとうございます
自分のプログラムが間違っていて正しくオーバーサンプリングできていませんでした
マイコンの仕様書を読みなおした結果正しくAD変換できるようになりました
雑音に関しては人為的に入れなくても何とか正しい値をしめしているようです
これでしばらく使ってみて駄目ならデルタシグマ型のものを買うことにします >>65
オーバーサンプリングの一番のメリットは、アンチエイリアス
フィルターが簡略化出来る事だろ。 >>70
別に>>65はそれを肯定も否定もしてないけど。
アンチエイリアスフィルタの単純化はもちろんメリットだけど、それが一番のメリットかどうかはfs/2
以上にどれぐらい余計な物があるかによるんじゃないかな。
オーバーサンプリングによるSNRの向上もあまり軽視はできないよ。例えば3倍オーバー
サンプリングすれば4 dB熱ノイズも量子化ノイズも減るからね。もちろんこれが大きいか
小さいかは場合によると思うけど。 オーディオ用AD安かったんだけど計測に使えるのかな？
24bitとか書いてたんだけど 直流測る必要がなくて、振幅精度をキャリブレーションしたのちに
短時間だけ測る（or頻繁にキャリブレーションする）ならいけるかも
ΔΣだからDNLは低いだろうし、THDが低いんだからINLも低いんだが、
なにしろ基本的に直流は対象外で、そのうえに振幅精度も出てない。
普通は直流カット用にカットオフ周波数が数HzのHPFが入っている。
HPFを切れる品種もあるけど、オフセット誤差が大きい。
CS5381
http://www.cirrus.com/jp/pubs/proDatasheet/CS5381_F2.pdf
ゲインエラー±5%FS、ゲインドリフト100ppm/℃
HPFオフ時のオフセットエラー100LSB
AK5394
http://www.akm.com/akm/en/file/datasheet/AK5394AVS.pdf
ゲインエラー不明，ゲインドリフト150ppm/℃
HPFオフ時のオフセットエラー1000LSB
PCM1804
http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/pcm1804.pdf
ゲインエラー±4%FS，ゲインドリフト不明
HPFオフ時のオフセットエラー±0.2%FS やはり色々とオーディオ用になっているのですね、詳しくありがとうございました。
素直に計測用のを探してみようと思います。 コンパレータでADCを構成するなんて、読んで感銘を受けた。
頭いいなぁ。
Economic Voltage Measurement With the MSP430 Family
ttp://www.tij.co.jp/jp/lit/an/slaa061/slaa061.pdf >>76
積分形ADCのキャパシタの充放電を電流源ではなく抵抗で置き換えたわけですね。
>コンパレータでADCを構成するなんて
コンパレータ使ってないADCを探すほうが難しいですよ。 >>77
> 使ってないADCを探すほうが難しいですよ。
そうだけどさw
NXPのLPC111xとかADCが無いマイコンでも、コンパレータとタイマーがあればいいなんてさ。 MCP3421 - 18bit・ΔΣ・差動入力・可変ゲインアンプ内蔵
面白そうだ、競合品を探してみよっと。 >>79
競合はADS1114
変換精度は16bitだが、レートが高い。
どちらもゲインアンプ内蔵だけど入力はVccまでなのがネック。 アジレントからスペアナとして使えるデジタイザーだけど
FFTにはGPUを使用している
ttp://www.guzik.com/documents/products/02-107560-02_AXIe_ADC_6000_Series.pdf
ハイスペックだと 13GHz 40Gsps 8bit >>81
アジレントは何がすごいのか、判りやすく教えてくれ。
MSO/DPO70000 シリーズ オシロスコープ
33GHz/100GS/sのアナログ取込み能力と強力なMSO性能で超高速信号を正確、確実に補足！
http://www1.tek.com/ja/products/oscilloscopes/dpo70000_dsa70000/ 120Mspsの12〜16bit ADCをメモリに安く取り込みたい。
DSPに直結とか、そんな大袈裟なことはこの試作ではしたくない。
1. FIFO/Dual Portはチップが高いと思う。
2. それよりも、FPGAの内部メモリ使うのがマシな気がする。
3. どっちにせよ、読み出し側が遅いからこんなバッファが必要。
それなら普通のSRAMを切り替えながら使うのが良いか?
作りたいのはオシロスコープのようなもの。
延々と連続サンプリングする必要なし。
なにかいいアイデアある? >>83
FPGAがおすすめ。大量のサンプルをキャプチャしたいならSRAMでもFPGAに繋げばよいかと。
SRAMは若干金がかかるけど、量産でなければ全く問題のないレベル。むしろ基板の方に費用がかかる。
PCへの取り込みが必要ならFPGAにUSBなりEthernet付きのマイコンを繋げばよし。 >>84
これは試作品何十台かを恒温槽にぶち込んでの、1000Hr高温動作試験の試験治具。
出来るならオシロを繋いで済ませたいところ。
が、何十台ものオシロを集めて1000Hr使うほど予算が無いw
なので捨て基板上に回路を組んで済ませたい。
製品ならFPGAでもいいかもしれない。(でも、もっと簡単なのはOMAP-L138だと思う。)
> SRAMは若干金がかかるけど
??? ディザーとは
あなたは、実験で測定をしたことがありますか。それをグラフ化する例で説明
します。実験は時間変動で測定します。先ず、測定値をグラフにプロットします。
プロットした点を結ぶと ギザギザな線になります。プロットの間を縫って線を描く
と滑らかになります。この滑らかにするのがディザー技術です。受信した信号が
階調波なら滑らかにするには、線分を先ず太くしてやれば良いです。線分を太く
することは SNを悪くすることと同じなので、階調波に雑音を重畳させます。そして
フィルターで雑音を除去してやると、滑らかな細い線に変わります。これがディザー
技術を使った信号のSNを良くする方法です。 ディザーは、オーディオ技術だから、オーディオ板でどうぞ
http://ikura.2ch.net/wm/ オーディオでディザが使われたのは、昔、お蔵入りになった8mmビデオテープを
使ったPCM録音のDATだね 高価でマニア向けだったので売れなかった 「ウィキぺディア DAT]でネット検索すれば、歴史が知ることできますが
実際は、テープメディアも2008年に生産終了しています。 >>83
＞120Mspsの12〜16bit ADCのデータをメモリに安く取り込みたい。
と聞いてるが、2chでは会話にならん >>86- 以降は、>>80 に続く内容だが、話が元に戻った？ ディザを使ったΔΣADは、入力信号のノイズレベルで逆にディザが悪さするから
ディザ解除機能がある製品を使えよ 旭マイクロエレクトロニクスの電力計スマートメータ「AK5602A」のカタログを読むと
ΔΣAD変換器はて電流側は18ビット、電圧側は16ビットのA/D変換している。
（読みたい人は、AK5602A.pdf でググってね。）
ΔΣ変調後は、全てデジタル信号でヒルベルト変換も使われている。 デルタシグマでディザを使うのはノイズフロアを均一化するため。それをしないと共振などが見えてフロアがフラットにならないんだよね。だからわざとノイズを注入しているとも言える。と言ってもS/Nで言うと数dBだから神経質になる必要はないけどね。
と元TIの人が言ってた 
