DA\AD-Umsetzung
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DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko 24.01.06 DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 1/26 Gliederung 1. Was sind DA\AD-Umsetzer? 2. Grundprinzipien der DA-Umsetzung 2.1 Vergleich der Verfahren 2.2 DA-Umsetzer in CMOS-Technologie 2.3 Genauigkeit von DA-Umsetzern DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 2/26 Gliederung 3. Grundprinzipien der AD-Umsetzung 3.1 Vergleich der Verfahren 3.2 Ausführung der Verfahren 3.3 Genauigkeit von AD-Umsetzern DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 3/26 1.Was sind AD\DA-Umsetzer? a) ADU: Analog-Digital-Umsetzer •wandelt Spannung in proportionale Zahl •Z=Ue/ULSB •ULSB=(Umax – Umin) / 2n b) DAU: Digital-Analog-Umsetzer •wandelt Zahl in proportionale Spannung •Ua=ULSB*Z DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 4/26 2.Grundprinzipien der DAUmsetzung Man unterscheidet 3 Verfahren: a) Parallelverfahren b) Wägeverfahren c) Zählverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 5/26 2a) Parallelverfahren •Spannungsteiler stellen alle möglichen Spannungen bereit •“1 aus n“-Decoder schließt den Schalter, dem die jeweilige Spannung zugeordnet ist DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 6/26 2b) Wägeverfahren •es ist jedem Bit ein Schalter zugeordnet •durch gewichtete Widerstände wird die Ausgangsspannung aufsummiert DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 7/26 2c) Zählverfaren •ein Schalter wird periodisch geöffnet und geschlossen •der arithmetische Mittelwert der Ausgangsspannung wird durch das Tastverhältnisses bestimmt DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 8/26 2.1 Vergleich der Verfahren Verfahren Parallelv. Wägev. Zählv. Anzahl Schalter ld Zmax 1 Zmax •Parallelverfahren wird kaum eingesetzt •Zählvervahren gewinnt an Bedeutung •wichtigste Variante ist das Wägeverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 9/26 2.2 DA-Umsetzer in CMOS •dimensionierte Widerstände •invertierender Verstärker •Ausgangsspannung: Ua = -Uref * Z/16 •aufsummierte Ströme: Ik = Uref/R * Z/16 DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 10/26 2.3 Genauigkeit a) Nullpunktfehler b) Vollausschlagfehler c) Nichtlinearität DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 11/26 2.3 a,b) Nullpunkt-, Vollausschlagfehler DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 12/26 2.3 c) Nichtlinearität DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 13/26 3. Grundprinzipien der ADUmsetzung Man unterscheidet 3 Verfahren: a) Parallelverfahren b) Wägeverfahren c) Zählverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 14/26 3a) Parallelverfahren •Eingangsspannung wird mit „n“ Referenzspannungen verglichen •vollständige Zahl in einem Schritt 3b) Wägeverfahren •jede Stelle der Dualzahl wird nacheinander ermittelt •man beginnt die Vergleiche mit der Referenzspannung an der höchsten Stelle 3c) Zählverfahren •man zählt ab wie oft man die Referenzspannung addieren muss bis man die Eingangsspannung erhält DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 15/26 3.1 Vergleich der Verfahren Technik Zahl der Schritte Parallelverfahren 1 Wägeverfahren N = ldn N = ldn Zählverfahren n = 2N 1 DA\AD-Umsetzung Zahl der Besondere ReferenzMerkmale spannungen n = 2N aufwendig, schnell Martin Koletzko Einfach, langsam Folie 16/26 3.2 Ausführung DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 17/26 3.2a) Parallelverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 18/26 3.2a) Parallelverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 19/26 3.2b)Wägeverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 20/26 3.2b)Wägeverfahren DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 21/26 3.2c) Zählverfahren •zwei Rampen Verfahren (Dual Slope) DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 22/26 3.2c) Zählverfahren •zwei Rampen Verfahren (Dual Slope) •Ue=t2/t1*URef DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 23/26 3.3 Genauigkeit a) in Abhängigkeit der Frequenz b) statische Fehler •Quantisierungsfehler •Verstärkungsfehler •Offsetfehler •Nichtlinearität (DNL, INL) DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 24/26 3.3a) in Abhängigkeit der Frequenz DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 25/26 3.3b) Nichtlinearität DA\AD-Umsetzung Martin Koletzko Folie 26/26 Ende! Danke für die Aufmerksamkeit!
