Svenska ElektronikForumet

Tänkte dela med mig av dagens aha-upplevelse.

Behövde skapa en analog spänning med hög upplösning från en FPGA-pinne och kom på att grundfrekvensen på en normal PWM skulle bli väl låg om jag drog till med så många bitars upplösning som jag ville ha.

Letade runt lite på nätet efter alternativ, och hittade en bra och enkel förklaring på Delta-Sigma modulering. Har alltid avfärdat det som något jobbigt som används i avancerade AD/DA-omvandlare och som ingen normal person förstår sig på.

I själva verket är det busenkelt, logiken för en 1:a ordningens D-S är t.o.m. enklare en för en vanlig PWM om man gör en liten optimering som Xilinx gjort i XAPP154. En N+2 bitars accumulator är det enda som behövs för att göra en N-bitars "DAC".

Det är även enkelt att implementera på en mikrokontroller fast kanske inte lika intressant när man måste göra det i mjukvara och förmodligen har tillgång till vanlig PWM i hårdvara som kan köras mycket fortare.

Varför vill man använda Delta-Sigma då? Jo, en vanlig PWM har "bruset" (som måste filtreras bort för att få den analog utsignalen) vid grundfrekvensen och dess övertoner, medan Delta-Sigma har det mesta vid halva klockfrekvensen.

I mitt exempel har jag en 54MHz klocka, och vill ha 16bitars upplösning. Om utsignalen ska vara 50% så består PWM-signalen av en fyrkantvåg på ~823Hz, medan utsignalen från Delta-Sigma är en fyrkantvåg på 27MHz. Det är enkelt att se vilken som är lättast att filtrera...

Så dagens lärdom är väl att aldrig vara rädd för att försöka lära sig något nytt!

Hemligheten verkar ligga i "Sigma adder". Förstår hur dom tänkt men inte hur utförandet fungerar egentligen.

Kom och tänka på när jag såg rör-toroid projektet. Att man kanske kunde bygga en förstärkare med denna HDL-modul ..?

Alltså mata högtalarna direkt med delta-sigma (och DC-block).

Värt att notera att namnet 'Delta Sigma Converters' är mer korrekt än 'Sigma Delta Converters', som man ofta ser. Dels för att uppfinnarna kallade metoden så -

"Later I found out that the original name "Delta Sigma" was coined by the inventors Inose and Yasuda and "Sigma Delta" is actually not correct. I was lucky..."

- men också för att det (i mitt eget tycke) är tekniskt mer korrekt eftersom Delta(differentiering) kommer före Sigma(integration, summering).

cyr skrev:Om utsignalen ska vara 50% så består PWM-signalen av en fyrkantvåg på ~823Hz, medan utsignalen från Delta-Sigma är en fyrkantvåg på 27MHz. Det är enkelt att se vilken som är lättast att filtrera...

Så dagens lärdom är väl att aldrig vara rädd för att försöka lära sig något nytt!

Jag tar din sista mening ordagrant och erkänner helt vidöppet att jag inte alls finner det enkelt att se vilken av de två frekvenserna som är lättast att filtrera, men jag är inte rädd för att få en förklaring kastad på mig!

Bos, ju närmare störningens frekvens (i det här fallet PWM genererat) ligger den nyttiga signalens (dvs den man försöker skapa mha av PWM) desto skarpare filter måste man ha. Men ligger störningen långt upp i frekvens i förhållande till nyttosignalen är varken filtrets brytfrekvens eller branthet speciellt kritiska.

Åtminstone i teorin är det mycket enklare att filtrera bort 27MHz då det är många gånger högre än de frekvenser man vill ha kvar, så filtret behöver inte så brant lutning och kan byggas med färre komponenter (eller så behövs det inte alls för att det redan finns lågpass-egenskaper i kretsen som räcker).

Visserligen kan det dyka upp andra problem om man kommer upp i riktigt höga frekvenser, de kan leta sig fram genom parasitkapacitanser och annat lurigt. Verkligheten kan vara så jobbig