Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

19.12.011 Elektronisch messen, steuern, regeln Digital-Analog-Wandler Analog-Digital-Wandler Abtastung.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "19.12.011 Elektronisch messen, steuern, regeln Digital-Analog-Wandler Analog-Digital-Wandler Abtastung."—  Präsentation transkript:

1 Elektronisch messen, steuern, regeln Digital-Analog-Wandler Analog-Digital-Wandler Abtastung

2 Prinzip des DAC (DAC = Digital - Analog - Converter) 2 0 = LSB 2 3 = MSB 2 2 = = LSB = Least Significant Bit; MSB = Most Significant Bit

3 DAC mit R - 2R Leitern

4 Elektronische Wechselschalter

5 DAC mit Stromquellen

6 Doppel Buffer DAC

7 Bipolar DAC

8 Offset Binär Code Twos Complement Code Spannung Offset Binär 2er Komplement +7/8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V /8V

9 Analog - Digital - Messsystem

10 Sample and Hold Schaltung Das Signal am Eingang des ADCs darf sich während der Wandlungszeit nicht ändern. Wird der Schalter geschlossen, so lädt sich der Kondensator C hold auf U e. Beim Öffnen des Schalters bleibt die Ausgangsspannung U a auf dem letzten Wert von U e stehen. Nur der Leckstrom des Schalters und der Eingangsstrom des zweiten Verstärkers lassen die Spannung am C hold langsam wegdriften.

11 Paralleler ADC Sehr schneller ADC (Konversionszeit = <10 ns) Nur sinnvoll bis 8 Bit Auflösung: Aufwand = 256 Komparatoren Grosser Aufwand: Anzahl Komparatoren = 2 (Anzahl Auflösungs-Bit) Aufwand zur Dekodierung steigt auch sehr rasch mit grösserer Auflösung

12 Prinzip des ADC (ADC = Analog - Digital - Converter) Das analoge Signal wird mit einem (provisorischen) Wert verglichen. Der Vergleich liefert je nach Strategie die notwendigen Korrekturen, bis zur möglichst genauen Annäherung an den analogen Wert.

13 Sukzessiv Annäherungstyp Vom MSB hinab zum LSB wird jedes Bit zuerst probeweise angelegt und das Resultat verglichen mit dem Eingangssignal. Wird der Wert des Eingangssignals beim Test überschritten, so wird das Bit wieder gelöscht, sonst in allen folgenden Tests als gesetzt betrachtet. Die Anzahl der Test = Anzahl Bits z.B.: (12 Tests für 12 Bit Auflösung)

14 Zeitdiagramm SAR Zeitbereich 0-1: Start 1-2: Test B 3 =MSB 2-3: B 3 =0 3-4: Test B 2 4-5: B 2 =1; (B 3 =0) 5-6: Test B 1 6-7: B 1 =1; (B 2 =1; B 3 =0) 7-8: Test B 0 =LSB 8-9: B 0 =0; (B 1 =1; B 2 =1; B 3 =0) 9-10: Ende B 3 B 2 B 1 B 0 = 0110

15 Dual Rampen ADC

16 Zeitdiagramm Dual Rampen ADC Wird die Integrationszeit T gleich der Periodendauer (oder einem ganz-zahligen Vielfachen) der allgegenwärtigen Netzfrequenz gewählt, so werden davon herrührende Störungen unterdrückt!

17 Abtastung ADC Analog, kontinuierlich Digital, zeitdiskret

18 Abtastung mit Rekonstruktion

19 Signalfrequenz f S = f A * 1 / 25 f A = Abtastfrequenz

20 Signalfrequenz f S = f A * 1 / 10

21 Signalfrequenz f S = f A * 1 / 5

22 Signalfrequenz f S = f A * 1 / 2

23 Signalfrequenz f S = f A * 24 / 25

24 Signalfrequenz f S = f A * 26 / 25

25 Frequenzfaltung Beim Abtasten werden folgende Frequenzen transformiert und dem Nutzfrequenzband 1 überlagert: Band 2 unterhalb f A wird gespiegelt und dem Band 1 überlagert. Band 3 oberhalb f A weitere Bänder ober- und unterhalb ganzzahliger Vielfachen von f A. Fazit: Vor der Abtastung sind aus dem Signal alle Frequenzen oberhalb f A /2 zu entfernen.

26 Antialias-Filter Schneidet ein Antialias Filter alle Frequenzen oberhalb f A /2 vor dem Abtasten weg, so kann die Frequenz-Faltung vermieden werden.

27 Unter- und Über-Abtastung

28 Bit Sigma-Delta ( ) ADC

29 Dezimations Filter Die hohe Abtastrate kann für den Ausgang ohne Informationsverlust wieder reduziert werden.

30 Signalverarbeitung Durch die hohe Übertaktrate von 500 = 5MHz/(2*5kHz), wird das hohe Quantisierungs- rauschen über das grosse Frequenzband verteilt und damit reduziert. Die Filterung mit digitalen Filtern und die Dezimierung der Ausgabefrequenz ist kostengünstig zu realisieren.

31 Signal / Rausch Verhältnis ( ADC) Modulator

32 Daten heutiger ADC


Herunterladen ppt "19.12.011 Elektronisch messen, steuern, regeln Digital-Analog-Wandler Analog-Digital-Wandler Abtastung."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen