XII Optoelektronik

444 Elektronik
TabelleXIII-1 Zahlenbeispiel zur schrittweisen Umsetzung
1. Schritt 128 37
Q 6 =0 0
3. Schritt 32 5
Q 4 =0 0
5. Schritt 8>5 Q 3 =0 0
6. Schritt 41 Q 1 =0 0
8. Schritt 1=1 Q 0 =1 1
Σ 165
Das Zahlenbeispiel (Tabelle XIII-1) soll die schrittweise
Umsetzung des Wertes 165 bei einem 8-Bit-
AD-Wandler verdeutlichen.
Das Umsetzungsverfahren benötigt zwar viele Schritte,
arbeitet aber insgesamt wesentlich schneller als ein
Wandler nach dem Integrationsverfahren. Die mittlere
Umsetzungszeit beträgt für einen 10-Bit-AD-
Wandler etwa10 m s.
7Integrierte Wandler
Analog-Digital-Umsetzer sind als integrierte CMOS-
Schaltungen für vielfältigeAnwendungen verfügbar.Je
nach der vorgesehenen weiteren Verwendung der
digitalen Ausgangsgrößen werden diese ICs mit dual-
XIV Digital-Analog-Wandler
1Grundlagen
Um vorhandene digitale Signale in verwertbare analoge
Signale umzuwandeln, benötigt man Digital-
Analog-Wandler. Diese Wandler stellen das unverfälschte
analoge Signal wieder her und ermöglichen
seine analoge Weiterverarbeitung (zum Beispiel Verstärkung).
Voraussetzung ist in den meisten Anwendungsfällen,
daß das digitale Signal ein parallel anstehendes Datenwort
ist, das eine mehrstellige Binärzahl darstellt.
codierten Ausgängen, parallelen BCD-Ausgängen oder
n-Digit-BCD-Multiplexausgängen unterschieden.
BCD-Ausgänge werden für die Ansteuerung von
digitalen Anzeigeeinheiten verwendet, während dual
codierte Parallelausgänge für die digitale Datenverarbeitung
mit Computern benötigt werden.
Alle Wandler sind durch zwei wesentliche Kenngrößen
charakterisiert: die Auflösung und die Umsetzzeit.
Die Auflösung sagt aus, wie fein ein Analogwert
von dem Wandler in einen Digitalwert umgesetzt
wird. Sie wird in Bit angegeben. 4Bit entsprechen
einer Genauigkeit von ca. 7%, während 8Bit eine
Genauigkeit von 0,4% bieten und dem Standard
entsprechen. Die Umsetzzeit gibt an, wieviel Zeit der
Wandler benötigt, um den Wert der anliegenden
Spannung in ein Digitalwort umzusetzen. Bei der
digitalen Bildverarbeitung werden extrem kurze
Zeiten verlangt, während sie bei anderen Gelegenheiten
eher von untergeordneter Bedeutung sind. Je nach
gewünschter Umsetzzeit werden die verschiedenen
Verfahren eingesetzt.
Mit sukzessiver Approximation arbeiten die AD-
Wandler der ADC-08xx-Familie. Sie haben eine
Auflösung von 8Bit, eine Umsetzzeit von 100 m s und
eine Zugriffszeit von 135 ns bei einer einfachen
Versorgungsspannung von 5V. Die Referenzspannung
ist wählbar. Der Wandler ist für den direkten
Anschluß an den Mikroprozessor 8080 und seine
Verwandten konzipiert worden.
Der von der Fa. Datel hergestellte ADC 847 hat bei
einer Auflösung von 8Bit eine Umsetzzeit von 9m s.
Der MAX132 der Fa. Maxim ist ein relativ langsamer
18-Bit-AD-Wandler mit seriellem Ausgang, der nach
dem Multi-Slope-Verfahren arbeitet. Es können bis
zu 100 Wandlungen pro Sekunde erfolgen. Er eignet
sich besonders für den Einsatz in Datenerfassungssystemen,
Waagen und Schalttafel-Instrumenten.
2D/A-Wandler-Varianten
Eine einfache Schaltung eines 3-Bit-DA-Wandlers
mit Operationsverstärker zeigt Bild XIV-1. Es handelt
sich hierbei um einen invertierenden OP, bei dem
die Eingangswiderstände entsprechend der Wertigkeit
der digitalen Stelle mit nachgeschalteter Umkehrstufe
gewählt werden müssen.
Das 3-Bit-Eingangssignal Q A bis Q C liegt an den
Eingängen E 1 bis E 3 , so daß R1 = R ,R2=R /2 und
R3 = R /4 gewählt werden müssen. Ein weiterer Ein-