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Analog-Digital-Wandler

Analog-Digital-Wandler

Häufig tritt in der Elektrotechnik das Problem auf, z.B. eine Spannung digital zu vearbeiten. Hierfür verwendet man Analog-Digital-Wandler. Sie bilden analoge Signale in diskreten Abtastfolgen ab, die als Zahlenwerte angezeigt oder als digitale Informationen weiterverarbeitet werden können. Dazu wandelt man eine Spannung mit einem Analog-Digital-Wandler in eine proportionale Zahl um. Diese Zahl kann man nun mit Digitalrechnern weiterverarbeiten oder auch nur anzeigen, wie es in Digitalvoltmetern geschieht. Die Technik der Analog-Digital-Wandler ist wesentlich komplizierter als die der Digital-Analog-Wandler.

Man unterscheidet die drei folgenden Verfahren bei der Analog-Digital-Wandlung. In den nachfolgenden Abschnitten werden die Verfahren ausführlicher beschrieben und anhand von Simulationen charakterisiert.

Wägeverfahren

Beim Wägeverfahren beginnt mit der höchsten Stelle und ermittelt, ob die Eingangsspannung kleiner oder größer ist als die Referenzspannung für die höchste Stelle. Ist die Spannung größer, setzt man die höchste Stelle auf Eins und subtrahiert die Referenzspannung. Den Rest vergleicht man mit der nächstniedrigeren Stelle usw. Man benötigt also so viele Vergleichsschritte, wie die Zahl Stellen besitzt und ebenso viele Referenzspannungen.

Parallelverfahren

Hierbei vergleicht man die Eingangsspannung gleichzeitig mit n Referenzspannungen und stellt fest, zwischen welchen beiden sie liegt. Der Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass man nur einen Schritt braucht, das Ganze läuft also schnell ab. Dafür ist aber der Aufwand sehr groß.

Zählverfahren

Bei diesem Verfahren wird abgezählt, wie oft man die Referenzspannung der niedrigsten Stelle addieren muss, um die Eingangsspannung zu erhalten. Die Zahl der Schritte ist gleich dem Ergebnis. Es geht dementsprechend langsam, der Aufwand dafür ist aber klein.

Das ebenfalls dargestellte Verfahren der Doppelintegration zählt gleichermaßen zu den Zählverfahren.

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