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Stoerungsarmer Datenstrom aus seriellem Analog-Digital-Wandler

IP.com Disclosure Number: IPCOM000020454D
Original Publication Date: 2003-Dec-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Dec-25
Document File: 2 page(s) / 62K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei vielen Anwendungen, z.B. in dem DMS (Detector Measurement System) eines CT-Geraets (Computer-aided Tomography), werden sehr viele Kanaele gleichzeitig analog-digital gewandelt. Um die Anzahl der notwendigen digitalen Datenleitungen zu begrenzen, werden Analog-Digital-Converter (ADC) mit seriellem Datenausgang eingesetzt, die typischerweise in Reihe hintereinander geschaltet werden. Die Datenleitungen tragen dabei einen Bitstrom im Bereich von Megabit/s, waehrend die Wandlungsfrequenzen im Bereich von einigen kiloHerz liegen. Der Bitstrom enthaelt jedoch trotz der hohen Datenrate auch Frequenzanteile im niederfrequenten Bereich und ggf., bedingt durch das Wandlungsprinzip, auch diskrete Frequenzen. Da bei der grossen Anzahl von ADCs auf einer Leiterplatte notwendigerweise analoge Eingangsleitungen und digitale Datenleitungen raeumlich nahe beieinander liegen, koennen die Datenleitungen auf die analogen Eingangsleitungen uebersprechen (stoeren) und so die Leistungsfaehigkeit des DMS verringern. Bisher wird versucht, die stoerenden Datenleitungen so weit wie moeglich von den analogen Eingangsleitungen zu trennen und sie durch Masseflaechen abzuschirmen. Diese Loesung hat jedoch ihre Grenzen. Deshalb wird vorgeschlagen, die zu uebertragenden Datenstroeme innerhalb des ADC so zu filtern und zu codieren, dass die Signalenergie im niederfrequenten Bereich minimiert wird (Codierung) und diskrete Frequenzen vermieden werden (Filterung). In der Auswerteelektronik des DMS (Data Acquisition System Controller) wird die Codierung und Filterung rueckgaengig gemacht und der originale Datenstrom rekonstruiert. Die Filterung kann beispielsweise durch einen „IRIG-Randomizer“ (Inter-Range Instrumentation Group, siehe Abb. 1) erfolgen. Zur Codierung kann ein Bi-Phase-Code verwendet werden, dessen Signalenergie sich weit oberhalb des Signalbandes konzentriert. Wie in Abbildung 2 ersichtlich, wird im Bereich des Messbandes die abgestrahlte Energie minimal.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J16252.doc page: 1

Stoerungsarmer Datenstrom aus seriellem Analog-Digital-Wandler

Idea: Thomas Hilderscheid, DE-Forchheim; Thomas Reichel, DE-Forchheim

Bei vielen Anwendungen, z.B. in dem DMS (Detector Measurement System) eines CT-Geraets (Computer-aided Tomography), werden sehr viele Kanaele gleichzeitig analog-digital gewandelt. Um die Anzahl der notwendigen digitalen Datenleitungen zu begrenzen, werden Analog-Digital-Converter (ADC) mit seriellem Datenausgang eingesetzt, die typischerweise in Reihe hintereinander geschaltet werden. Die Datenleitungen tragen dabei einen Bitstrom im Bereich von Megabit/s, waehrend die Wandlungsfrequenzen im Bereich von einigen kiloHerz liegen. Der Bitstrom enthaelt jedoch trotz der hohen Datenrate auch Frequenzanteile im niederfrequenten Bereich und ggf., bedingt durch das Wandlungsprinzip, auch diskrete Frequenzen. Da bei der grossen Anzahl von ADCs auf einer Leiterplatte notwendigerweise analoge Eingangsleitungen und digitale Datenleitungen raeumlich nahe beieinander liegen, koennen die Datenleitungen auf die analogen Eingangsleitungen uebersprechen (stoeren) und so die Leistungsfaehigkeit des DMS verringern. Bisher wird versucht, die stoerenden Datenleitungen so weit wie moeglich von den analogen Eingangsleitungen zu trennen und sie durch Masseflaechen abzuschirmen. Diese Loesung hat jedoch ihre Grenzen.

Deshalb wird vorgeschlagen, die zu uebertragenden Datenstroeme innerhalb des ADC so zu filter...