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Auflösungserhöhung von sehr schnellen A/D- und D/A-Umsetzern
(2004) Bittel, Andreas; Speidel, Joachim (Prof. Dr.-Ing.)
Zur digitalen Übertragung von Breitbandkabelsignalen, wie sie in der Kopfstelle eines mit Koaxkabeln aufgebautes TV-Netzes bereit gestellt werden, wurden Untersuchungen angestellt. Dazu wurden A/D- (MAX 104 [1]) und D/A-Umsetzer (RDA 012 [2]) bei 0,5 GHz und 1 GHz Abtastrate mit nomineller Auflösung von 8 bit aufgebaut. Die Qualität der Übertragung mit diesen Bausteinen wurde durch Messung des Videofrequenz- bzw. HF-Störabstands bestimmt. Außerdem wurde die Auflösung in effektiven Bit einer nominellen 8-Bit-A/D-D/A-Umsetzung bestimmt. Um die Qualität der Übertragung zu verbessern, wurden zwei Methoden der Auflösungserhöhung der A/D-Umsetzung untersucht und verglichen: Auflösungserhöhung mit doppeltem Aussteuerbereich und die Methode der Auflösungserhöung mit einfachem Aussteuerbereich. Beide Verfahren benutzen zwei A/D-Umsetzer, wozu analytische Modelle entwickelt und mit Hilfe der Rechnersimulation überprüft wurden. So wurde die Abhängigkeit der Auflösung der beiden Methoden vom Gleichanteil des Eingangssignals der A/D-Umsetzer, ihren Referenzspannungen und ihrer Quantisierungsschwellengenauigkeit ermittelt. Weiterhin wurde für beide Methoden mit Sinussignalen die Frequenzbandbreite, in welcher eine Auflösungserhöhung erfolgt, am realen A/D-Umsetzersystem gemessen. Zur Einstellung des Gleichanteils im Eingangssignal der A/D-Umsetzer, der Referenzspannungen und der Abtastzeitpunkten bei Auflösungserhöhung mit doppeltem Aussteuerbereich wurde ein Maximum-Likelihood-Schätzer entwickelt, der Gleichanteil, Amplitude und Nullphase einer Halb-schwingung bestimmen kann.