Skillnaden på utsignalen från en DAC och en filtrerad PWM?

[hanzibal]

Den där s.k. "systemklockan" som jag skrev lite knasigt om igår, den blir väl helt enkelt 8000 x 4096 = ca 32MHz för att återskapa en 8kHz-signal med 12 bitars PWM?

Min 10-faldiga uppsampling skulle ju inte tillföra något

[Andax]

Jo men då förutsätter du att filtret efteråt är helt idealt. Det är det de menar att man ska ha ca 3-10 ggr högre pwm-frekvens för att förenkla filter-designen.

[sodjan]

> Ok, då har wikipedia fel alltså, sorry att jag litade för mycket på Wikipedia.

Om man tittar på http://en.wikipedia.org/wiki/Digital-to ... _converter så står det bl.a:

A short comparison with pulse-width modulation shows that a 1-bit DAC with a simple
first-order integrator would have to run at 3 THz (which is physically unrealizable) to achieve
24 meaningful bits of resolution, requiring a higher-order low-pass filter in the noise-shaping loop.

Det som de kallar "1-bit DAC with a simple first-order integrator" är så vitt jag förstår
detsamma som en vanlig PWM med ett enkelt RC filter efter.

Sen så talar de även i samme stycka om "Oversampling DACs or interpolating DACs such as the
delta-sigma DAC", vilket tydligen också kan använda en 1-bit DAC tillsammans med en del
annan (aktiv) elektrinik, om jag inte missförstår det hela totalt...

[ensamresande]

Vilken diskussion det har blivit, roligt!

Nerre, helt rätt så är filtrerad PWM en typ av DAC. Men jag (och jag tror många andra) använder termen "DAC" för att syfta på ett färdigt chip där (oavsett tillvägagångssätt) allt är fixat och färdigt.

sodjan, delta-sigma (eller sigma-delta) är en typ av PWM men som genom lite hokus pokus (läs: noise shaping), tillåter en att ha en lägre PWM-frekvens för en viss samplingsfrekvens. Det är till exempel så DSD fungerar, som ger motsvarande 24 bitars upplösning med en PWM-frekvens på bara 2.822 MHz (jämfört med de 3 THz som nämns för "vanlig" PWM ovan). Detta var också varför jag sa "ren" PWM i mitt tidigare inlägg, då även delta-sigma är en typ av PWM.

[Nerre]

Det som de kallar "1-bit DAC with a simple first-order integrator" är så vitt jag förstår
detsamma som en vanlig PWM med ett enkelt RC filter efter.

Nej, 1-bit DAC är inte samma sak som PWM i den där beskrivningen, de står ju som varsin post.

[Nerre]

Men jag (och jag tror många andra) använder termen "DAC" för att syfta på ett färdigt chip där (oavsett tillvägagångssätt) allt är fixat och färdigt.

Och inga av de färdiga DAC-chip som finns använder sig av PWM?

[sodjan]

> Nej, 1-bit DAC är inte samma sak som PWM i den där beskrivningen, de står ju som varsin post.

Så tolkar inte jag det. Texten är i och för sig väldigt rörig, men när de skriver
"1-bit DAC with a simple first-order integrator" så tolkar i alla fall jag det
som en PWM med ett enkelt RC (första ordningen) filter. Hur som helst
så har de samma "problem" att kräva en väldigt hög systemklocka.

> Och inga av de färdiga DAC-chip som finns använder sig av PWM?

Men det är väl ändå fullständigt "skit samma"?
Om hela diskussionen handlar om DAC-kretsar som *alternativ* till en PWM
signal plus filter, så är det väl SJÄLVKLART att man inte menar kretsar
som bygger på *samma* PWM princip (om det ju alls finns sådana, men
det är ju som sagt ointressant)...

[Magnus_K]

Jag kommer inte ge mig in i några diskussioner av typer av PWM med mera för jag kan inget om det. Däremot skulle jag vilja förtydliga att det i alla fall jag menade när jag skrev "DAC" i första inlägget så var det alltså en färdig IC som får seriell kommunikation in och skickar ut en analog signal. Inte PWM in och analogt ut.

Satte mig ner och läste över tråden några gånger och just nu tror jag mig veta detta. Ni får gärna rätta mig där jag har fel.

Sammanfattning:

• * Systemklockan ska snurra 4096 ggr snabbare än PWM-frekvensen för att få 12-bitars upplösning på pulskvoten.
  
  * För att verkligen nyttja de 12 bitar, alltså 4096 "steg" på utgången av filtret så behöver man sänka ripplet till under storleken av ett steg. För en 5Vp-p PWM så måste alltså ripplet vara mindre än ~1,22mV.
  
  * För att uppnå ovan så krävs det en tung filtrering vilket också ökar integrationstiden. Den ökas pga tidskonstanten är en produkt av R och C i filtret.
  Ökad integrationstid innebär sänkt bandbredd dvs att justering av spänningen på filtrets utgång slöas ner
  
  * För att kompensera för ovan punkt och inte ställa så höga krav på filterdesignen så ser till att PWM-frekvensen är ca 3-10 ggr högre än vad utsignalen måste vara.

EDIT: Lagt till ordet "punkt" i sista meningen.

[sodjan]

Allt är OK utom fjärde punkten som spontant ser lite fel ut.
Det går inte att "kompensera" bort punkt 1-3.

[Magnus_K]

Jag förtydligade sista punkten lite. Jag menade att för att kompensera för den minskade bandbredden så ökar man PWM-frekvensen.

[Nerre]

men när de skriver "1-bit DAC with a simple first-order integrator" så tolkar i alla fall jag det som en PWM med ett enkelt RC (första ordningen) filter.

Och jag tolkar det som att de menar delta-sigma med ett enkelt RC-filter. Delta-sigma och PWM är inte samma sak, även om de är besläktade. Delta-sigma är ett sätt att försöka lösa en del av de problem som finns med PWM.

[ensamresande]

men när de skriver "1-bit DAC with a simple first-order integrator" så tolkar i alla fall jag det som en PWM med ett enkelt RC (första ordningen) filter.

Och jag tolkar det som att de menar delta-sigma med ett enkelt RC-filter. Delta-sigma och PWM är inte samma sak, även om de är besläktade. Delta-sigma är ett sätt att försöka lösa en del av de problem som finns med PWM.

PWM är egentligen bara ett sätt att modulera en signal genom bredden på pulserna. Delta-sigma är en kontrollmetod som används för (bland annat) PWM; man kan förenkla det som att det är en variant av PWM (därav också att jag skrev "ren" PWM tidigare, i referens till en mera konventionell PWM så som finns i exempelvis en MCU).

Lite läsningar för den som vill veta mera:

http://en.wikipedia.org/wiki/Delta-sigma_modulation
http://www.maximintegrated.com/en/app-n ... vp/id/1870
http://www.beis.de/Elektronik/DeltaSigm ... Sigma.html

Jag lämnar det som en övning till läsaren att förklara skillnaden mellan en delta-sigma DAC med "first-order integrator" och en DAC med "ren PWM".

Men jag (och jag tror många andra) använder termen "DAC" för att syfta på ett färdigt chip där (oavsett tillvägagångssätt) allt är fixat och färdigt.

Och inga av de färdiga DAC-chip som finns använder sig av PWM?

Jag har tolkat diskussionen som huruvida Magnus_K skulle implementera en egen DAC via PWM eller köpa ett färdigt chip där allt är klart. Huruvida chipet sedan internt använder R2R, PWM eller något annat är helt irrelevant. Jag kan bara tala för mig själv, men när jag köper ett färdigt chip så gör jag det just för att inte behöva bry mig om hur den fungerar.

[Nerre]

Så har jag också tolkat diskussionen (dock inte den ursprungliga frågan), min invändning var främst att terminologin i diskussionen var tvetydig.