Analog-Digital-Wandler Computergestützte Datenauswertung WS 2011/12 Martin Reich

Wegweiser Problemstellung Abtasten und Fehler ET-Grundlagen Realisierung Zählverfahren Rampenverfahren Wägeverfahren Parallelverfahren andere Vergleich

Gegenstand analog digital  Problem: Dualsystem  Quantisierung

} Quantisierung Abtasten zeitdiskret wertdiskret Nyquist-Shannon-Theorem: fAbt ≥ 2fx,max Praxis: fAbt ≥ 10 fx (Oversampling) Simulator

Fehler Nichtlinearität differentiell Missing code Quantisierungsrauschen integral Gain-Error Offset-Fehler Aliasing

Kenngrößen Abtastrate (Hz) Auflösung (bit/%) Wandlungszeit (s) Signal-Rausch-Verhätnis (dB) Schaltungsaufwand

ET-Grundlagen Sample & Hold (S&H) Multiplexer Spannungsteiler Komparator Integrator Logische Gatter (and, or)

ADC-Verfahren

Zählverfahren stufenweise (ULSB-Schritte) direkt interner DAC t abhängig von Ux Auflösung bis 20bit Umwandlungszeiten bis ms

Einrampenverfahren Single Slope indirekt Sägezahnspannung mit lin. Anstieg (Uref,max≙Zmax) t abhängig Ux Auflösung bis 30bit Umwandlungszeiten bis ms (≈2Hz) RC-Glied alterungs- und temperaturabhängig Simulation

Zweirampenverfahren Dual Slope indirekt t abhängig von Ux (proportional) Auflösung bis 14bit (≈0,01%) Umwandlungszeiten bis ms (≈2Hz) Einfluss des RC-Glieds entfällt Simulation

Sukzessive Approximation Wägeverfahren direkt t abhängig von n sucsessive approximation register (SAR) interner DAC Auflösung bis 16bit Umwandlungszeiten bis µs Simulation

Parallelverfahren Flash ADC direkt 2n-1 Komparatoren bei n bit Encoder t abhängig von Komparatoren, Encoder Auflösung bis 8 bit Umwandlungszeiten bis ns Simulation

Andere Verfahren Quad Slope ADC ΔΣ Wandler U/f Wandler Pipeline/Kaskaden ADC

Vergleich

http://www. itwissen. info/definition/lexikon/ http://www. vias http://www.itwissen.info/definition/lexikon/ http://www.vias.org/mikroelektronik/wrapnt5AC460_analog_digital_wandler.html http://www.ohm-hochschule.de/fileadmin/Fachbereiche/efi/Weigand/AD-Wandler.pdf http://pcweb.physik.uni-giessen.de/techinfo/czok_ad_wandler.pdf http://www.uni-marburg.de/fb12/verteilte_systeme/lehre/vl/ti_folien/2.3 http://www3.tu-ilmenau.de/fakia/fileadmin/template/startIA/mhe/lehre/itechnik/V_ADgesamt_n.pdf http://tams.informatik.uni-hamburg.de/applets/hades/webdemos/10-gates/00-gates/chapter.html http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/cmt/vlus/ad.vlu/Page/vsc/de/ch/11/cmt/simulationen/ad/waegesim.vscml.html http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/cmt/vlus/ad.vlu/Page/vsc/de/ch/11/cmt/simulationen/ad/zaehlsim.vscml.html http://wwwa1.kph.uni-mainz.de/Vorlesungen/WS07/FP-Seminar/handouts/Marquis_Datenerfassung.pdf http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/digital-labor/Unterlagen/DT_Script/DT2SCKA9.pdf WIKIPEDIA: Prioritätsencoder Successive_Approximation_ADC Analog-to-digital_converter Flash_ADC

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