Elektrotechnik-Praktikum: AD-Wandler / DA-Wandler / Tiefpassfilter

P.S.

Mir ist noch eine weitere Unklarheit eingefallen: Was ist eigentlich das Quantisierungsrauschen. Unter Rauschen stelle ich mir das vor, was ich höre, wenn ich mein Radio falsch einstelle (naiv, ich weiß). Mir ist klar, dass ich an einem DA Wandler gestufte Werte bekomme und daher immer eine gewisse Abweichung vom "echten" Signal vorhanden ist. In unserem Skript zur Vorlesung steht, dass Rauschen wäre zufällig und könnte daher nicht entfernt werden. Desweiteren würden "wir" dieses Rauschen aufgrund der Eigenschaft unseres Gehörs hören. Wie ist denn das nun zu verstehen. Wie kann ich mir das Vorstellen? Das Rauschen ist doch garnicht tatsächlich da... oder? Weiter heißt es das Rauschen wäre Hochfrequent. Wie kann ich dem Rauschen denn eine Frequenz zuordnen (ich habe hier wieder das schwingende Pendel im Hinterkopf...). Sorry wegen des Nachschubs, aber ich kann sowas nicht einfach ignorieren, ich möchte sowas immer irgendwie auch verstehen.

Stephan Berger

doch, es ist tatsächlich da.

Der A/D-Wandler ist ein sturer Bock, er zerhackt einen schönen Ton nach seinen "Regeln" in brutale Stufen und das in seinen Taktmomen- ten. Vom Ton aus gesehen ist das zufällig, wann er abtastet. In diesem Moment verfälscht der A/D-Wandler die aktuelle Welle mit seiner Stufe. Dadurch entsteht eine zufällige Verfälschung.

Danach kommt der Ton (das Gemisch) als verfälschtes Signal heraus. Das Ohr hört den Ton so als ob er sauber wäre PLUS ein feines, überlagertes Rauschen. Auf einem glatten Sinus kannst du dir das am leichtesten vorstellen, bei einem gemischten Signal (Klang) siehst du das überlagerte Rauschen kaum mehr mit dem Oszilloskop.

Wenn kein Ton (0 dBa) übertragen wird, dann rauscht auch nix, weil der A/D-Wandler keine Stufe auf den 0- Ton aufprägt.

Jetzt wirds komplizierter: Deswegen werden Töne nichtlinear übersetzt. Leise Töne werden mit feiner Auflösung (vielen Bit) gewandelt, laute Töne mit grober Auflösung, weil da das Rauschen "eh nicht so" auffällt.

Ein A/D-Wandler für Töne, der +- übersetzt, ist sowieso gar nicht so einfach wie es auf den ersten Blick ausschaut.

MfG

Also ich weiß nicht warum da ein Schmitt-Trigger drinnen sein sollte. Der macht normalerweise die Flanken von Signalen steiler, müsste also den Sinus verzerren. Ist sowas vielleicht eher am Eingang des DA-Umsetzers?

Bin aber auch absolut kein Experte.

Das sollte hier egal sein und hängt mit dem genauen Aufbau des Tiefpasses zusammen. Wenn es zum Beispiel um Audiosignale geht ist sowas unwichtig weil unser Ohr keine Phase hört.

Ja, er schwächt um so mehr, je höher die Frequenz ist.

Das sieht richtig aus. Der Filter soll das Signal glätten.

Hast du schon einmal etwas von Fourier-Analyse bzw. Fourier Transformation gehört? Da geht es darum dass man (so gut wie) jedes periodische Signal als Summe vieler Sinus und Cosinus-Signale verschiedener Frequenz darstellen kann. Es gibt also viele überlagerte Frequenzen.

Wie gesagt, es sind mehrere überlagerte. Und wie du dir denken kannst sind die "treppigen" Anteile recht hochfrequent.

Er unterdrückt die hochfrequenten Anteile. Klingt als wäre das der Zweck.

Ja.

HTH Paul

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Stephan Berger schrieb:

^ Das Wort heißt "voraus". Mit einem r. In allen Zusammensetzungen. Immer noch. Das bleibt auch so.

Gruß aus Bremen Ralf

Hallo, Stephan,

Du (sutibu) meintest am 01.03.06:

Der 1. März taucht (etwas vereinfacht) alle 365 Tage auf. Seine Frequenz ist also 1/(365 Tage). Die Signalform ist unerheblich.

Viele Grüße! Helmut

Wenn da statt des Schmitt-Triggers ein Tiefpass wäre, würde es die typische AD-DA Strecke sein.

Aber so wird ein Rechteck-Signal gewandelt. Das heißt am Ausgang müsste auch wieder ein Rechteck anliegen. Tut es das nicht, kannst Du untersuchen, warum. Vermutlich kannst Du Dir damit

Mir fällt dazu Shannon (hohe Frequenzanteile im Rechteck) und Quantisierungsrauschen ein.

Beste Grüße Thiemo

Thiemo Stadtler schrieb:

Tiefpass? Ich denke, eher ein Sample+Hold.

Alfred

Helmut Hullen schrieb:

Noch ne Definition (aus dem täglichen Leben):

Alfred

Stephan Berger schrieb:

Das Thema ist sehr komplex, insofern solltest du auch an der Vorlesung teilnehmen.

Alles irgendwie richtig, der Tiefpass schneidet die durch die AD-Wandlung/DA-Wandlung entstandenen Signale ab, die oberhalb der eigentlichen Grenzfrequenz des Originalsignals liegen, so dass man hinterher wieder nur das Originalsignal hat. Diese Fremdsignale äußern sich in der Treppenform des Signals am DA-Wandler. Nach dem TP ist's wieder sinusförmig.

Daher auch oft der Name "Rekonstruktions-Tiefpass".

Systemtheoretisch: Bei der AD-Wandlung entstehen identische Signalspektren des Original-Signals verschoben um Vielfache der Abtastfrequenz. Diese müssen bei der Rückwandlung entfernt werden -> Tiefpass.

HTH

Alfred.

Vielen Dank für den Hinweis. :) Ich bin in leider was Rechtschreibung und Grammatik betrifft ganz offen und ehrlich eine Niete. Persönliches Armutszeugniss, PISA oder "angeborene" Schwäche? Man könnte an dieser Stelle einen neuen Thread aufmachen und darüber diskutieren, ob man noch von _allgemeiner_ Hochschulreife sprechen kann, aber das gehört wohl nicht in dieses Forum. Aber wie gesagt, ich bin ja für jeden Hinweis dankbar. :) Dieses post ist übrigens nicht als sarkastische Antwort zu verstehen.

Gruß aus Nürnberg

Stephan Berger

Ich fasse hier einfach mal ein paar Antworten auf meine Fragen und meine Antworten auf diese zusammen. Vielen Dank an dieser Stelle auch nochmal an alle, die geantwortet haben! :)

Franz Glaser schrieb:

Das war eine blöde Formulierung von mir. Natürlich ist die Verfälschung da, und nach deinen weiter unten aufgeführten Antworten verstehe ich auch, warum das Signal zufällig ist. Mein Problem ist eher: Warum ist dieses "Rauschen" - also die Abweichung vom tatsächlichen Signal - hochfrequent. Dazu vielleicht auch diese Antwort:

Helmut Hullen schrieb:

Tut mir leid, aber ich stehe da immer noch etwas auf dem Schlauch. Die Frequent der "Datumsausprägung" 1.3. ist 1/(365 Tage). Was dazwischen passiert ist also prinzipiell "Wurst". Was ist aber die Frequenz einer "Stufe" wenn dieser spezielle Pegel nicht mehr auftaucht? Ist diese Frage an sich Quatsch oder ist die Frequenz der Stufe garnicht 1/(Wann auch immer sie wieder auftaucht) sondern ein Wert, der sich aus den Frequenzen der Schwingungen zusammensetzt, aus der sich die Stufe zusammensetzt?

Alfred Gemsa schrieb:

Das habe ich natürlich. Da wir aber, wie erwähnt, eine Art Schnelldurchlauf gemacht durch bestimmte Themen aus der E-Technik gemacht haben und die Vorlesung 2 SWS umfasst, fielen die Erklärungen teilweise etwas knapp aus.

Tut mit leid, aber das verstehe ich garnicht, bzw. ich kann mir darunter nichts vorstellen. Ich wäre dir sehr dankbar, wenn du das etwas ausführen könntest. Wahrscheinlich wäre ich hier bei einem Lehrbuch besser aufgehoben, dass ist mir klar (hättest du einen Tip? Das Thema beginnt, micht wirklich zu interessieren), aber vielleicht könntest du (oder jemand anders trotzdem...?

Also nochmal Danke an alle. Ich bin wirklich froh, dass ihr mir helft! Thumbs up für die aktiven Teilnehmer dieser Newsgroup! :)

Grüße Stephan Berger

Hallo, Stephan,

Du (Stephan.Berger) meintest am 02.03.06:

So isses. Die Frequenz der Gehaltsüberweisung durch meinen Arbeitgeber ist 1/ Monat. Alles, was dazwischen passiert, ist hierfür uninteressant.

Dann darfst Du sinnieren. Im obigen Fall: Arbeitgeber pleite, Bank ausgeraubt, ...

Welche weiteren Schwingungen beeinflussen die Gehaltszahlung? Frequenz hat nicht zwingend etwas mit Schwingungen zu tun (insbesondere nicht mit sinusförmigen Schwingungen, Fourier-Analyse usw.).

Viele Grüße! Helmut

weil der Ton nicht "weiß", wann er zufällig auf den Abtastmoment trifft. Sein momentaner Spannungswert ist "irgendwo" zwischen 2 Digitalwerten. Wenn der Ton synchron mit der Abtastrate wäre, zB GENAU ein Zehntel der Abtastrate, dann würde es nicht rauschen bei einem sauberen Sinus.

Auch wenn der Ton nicht eine fixe Teilfrequenz ist aber konstant zur Abtastrate, dann rauscht es nicht, sondern es gibt einen zusätzlichen Ton. Dazu müssen aber Frequenzen und die Amplitude konstant sein.

Servas

Alfred Gemsa schrieb:

Hallo,

besser w=E4re ein Tiefpass und dann ein SampleHold. Der Tiefpass entfernt Signalanteile oberhalb der halben Abtastfrequenz,=20 das SampleHold sorgt daf=FCr das sich die Eingangsspannung des AD-Wandler= =20 nicht =E4ndert w=E4hrend einer Wandlung. Manche AD-Wandler brauchen aber =

kein externes SampleHold.

Bye