AD- und DA-Umsetzer

158 KAPITEL 10. AD- UND DA-UMSETZER
(bildet den Mittelwert) der Eingangsspannung. Durch die Wahl des Tastverhältnisses
des Schalters kann die gewünschte Ausgangspannung eingestellt werden. Diese Schaltung
kann nur für einfache und langsame Anwendungen eingesetzt werden.
In allen drei Umsetzungsvarianten ist die Stabilität der Referenzspannung bestimmend
für die Genauigkeit der Ausgangsspannung. Durch nichtideales Verhalten der Schalter
und OPVs können Abweichungen vom gewünschten monotonen Verhalten der DACs
auftreten. Die dargestellten Widerstandsnetzwerke stellen Idealisierungen dar. In praktischen
Schaltungen sind mit den Widerständen und Schaltern immer (unerwünschte)
Kapazitäten verbunden, die das dynamische Verhalten von schnellen Umsetzern beeinflussen,
sodass es beim Umschalten von einer Zahl zur nächsten zu unerwünschten Störimpulsen
kommen kann.
10.4 Zusammenfassung
AD- und DA-Umsetzer bilden die Schnittstelle zwischen analoger und digitaler Welt.
Die Umsetzverfahren werden nach der erforderlichen Umwandlungsgeschwindigkeit und
Genauigkeit ausgewählt. Die schnellste Umsetzung ist mit aufwendigen und daher teuren
Paralleverfahren möglich, mit denen man Umsetzungsfrequenzen bis zu einem GHz und
Genauigkeiten bis zu 10 bit erreichen kann. Die parallelen Verfahren haben auch den
höchsten Leistungsbedarf von allen Umwandlungsverfahren.
Wenn die Umwandlungsgeschwindigkeit geringer sein kann, werden Wägeverfahren
eingesetzt, die für Wandlungsfrequenzen von 10 kHz bis mehreren 10 MHz, bei Genauigkeiten
von 8 − 16 bit verwendet werden.
Die langsamsten aber genauesten Verfahren sind die Zählverfahren, mit denen Genauigkeiten
bis zu 20 bit erzielt werden können und bei denen die Wandlerfrequenz zwischen
1 Hz − 1 kHz liegt.
ADCs und DACs werden überwiegend als monolitisch integrierte Bausteine angeboten,
die teilweise mit externen Komponenten beschaltet werden müssen. Diskrete Schaltungen
werden nur in Ausnahmefällen aufgebaut.