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Analog-Digital-Wandler

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 

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Presentation Transcript

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

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

  3. Gegenstand analog digital  • Problem: Dualsystem  Quantisierung

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

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

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

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

  8. ADC-Verfahren

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

  10. 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

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

  12. SukzessiveApproximation • Wägeverfahren • direkt • t abhängig von n • sucsessive approximation register (SAR) • interner DAC • Auflösung bis 16bit • Umwandlungszeiten bis µs • Simulation

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

  14. Andere Verfahren • Quad Slope ADC • ΔΣWandler • U/f Wandler • Pipeline/Kaskaden ADC

  15. Vergleich

  16. 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

  17. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

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