1. Beschreiben Sie die drei wichtigsten Verfahren der AD-Wandlung.
Nennen Sie die jeweiligen Vor- und Nachteile.
Zählwandler:
D/A-Wandler, Binärzähler, Taktgenerator, Komparator
Zähler wird zurückgesetzt
D/A-Wandler gibt keine Spannung ab => Komparator schaltet UND-Gatter auf Durchgang
=> Zähler beginnt von Null an zu zählen
Ausgangsspannung des D/A-Wandlers erhöht sich stufenweise und nähert sich so der Eingangsspannung
Erreicht sie die Eingangsspannung, sperrt der Komparator das UND-Gatter und
Verbindet den Zähler mit dem Ausgang, denn der Zählerstand = Binärwert d. Abtastswerts
+ einfacher Aufbau
Wandlungszeit abhängig von Amplitude d. Signals
D/A-Wandler als Referenz => ggf. Ungenauigkeit
Sehr schneller Zähler nötig bei hoher Auflösung (Bit u. Samplerate)
Dual-/Multi-Slope Zählverfahren
Kondensator speichert Eingangsspannung
Entladezeit = n x Impulsperiodendauer (n:Zählerstand)
+ hohe Langzeitkonstanz
+ hohe Linearität
+ Toleranzen der einzelnen Bauteile haben keinen Einfluss auf Langzeitgenauigkeit
- lange Wandlungszeit (ca. 0,3s)
Wägewandler:
D/A-Wandler, SAR (Successiv Approximation Register), Taktgenerator, Komparator
Zu Beginn: SAR wird gelöscht
Mit 2. Taktimpuls wird Bit 1 (MSB) versuchsweise gesetzt
Vergleich der Spannung v. D/A-Wandler mit Eingangsspannung im Komparator
Wert kleiner? => Bit bleibt im SAR gesetzt, ansonsten Bit wird zurückgenommen (auf 0 gesetzt)
Weiter mit Bit 2 ...
n – Bit => n – Vergleiche
+ relativ kurze Umsetzungszeit
- D/A-Wandler ebenfalls als Referenz (ggf. Ungenauigkeit)
Parallelwandler:
grosse Anzahl v. Komparatoren, die alle parallel angeschlossen sind
n – Bit => 2n-1 Komparatoren
jeder Komparator vergleicht das Eingangssignal mit einer Referenzspannung, die aus einer Referenzspannungsquelle über einen Spannungsteiler gewonnen wird
Spannungsteiler teilt Uref in 2n-1 gleiche Teile auf
alle Komparatoren, wo Eingangsspannung grösser als ihre Referenzspannung ist geben H-Pegel ab
alle anderen L-Pegel
In Codierlogik: Verknüpfung d. Komparatoren zu Binärzahl
Bis 8 bit / 255 Komparatoren realisiert
Einsatz bei 10-100 Mhz / Videobereich
+ sehr schnell
- Auflösung für Audio zu gering
|
