Transcript Analog-Digital

ANALOG-DIGITAL-WANDLER
Computergestützte Datenauswertung
WS 2011/12
Martin Reich
Wegweiser
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Problemstellung
Abtasten und Fehler
ET-Grundlagen
Realisierung
– Zählverfahren
– Rampenverfahren
– Wägeverfahren
– Parallelverfahren
– andere
– Vergleich
Gegenstand
analog
digital

• Problem: Dualsystem
 Quantisierung
Abtasten
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}
zeitdiskret
Quantisierung
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
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Abtastrate (Hz)
Auflösung (bit/%)
Wandlungszeit (s)
Signal-Rausch-Verhätnis (dB)
Schaltungsaufwand
ET-Grundlagen
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Sample & Hold (S&H)
Multiplexer
Spannungsteiler
Komparator
Integrator
Logische Gatter (and, or)
ADC-Verfahren
Zählverfahren
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stufenweise (ULSB-Schritte)
direkt
interner DAC
t abhängig von Ux
Auflösung bis 20bit
Umwandlungszeiten bis ms
Einrampenverfahren
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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
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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
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Wägeverfahren
direkt
t abhängig von n
sucsessive approximation register (SAR)
interner DAC
Auflösung bis 16bit
Umwandlungszeiten bis µs
Simulation
Parallelverfahren
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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
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Quad Slope ADC
ΔΣ Wandler
U/f Wandler
Pipeline/Kaskaden ADC
Vergleich
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