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Was ist ein A/D-Wandler?

Grundlegender Betrieb eines A/D-Wandlers

Werfen wir einen Blick auf den grundlegenden Betrieb eines A/D-Wandlers.

A/D-Wandler – Betrieb 1

Der A/D-Wandler teilt (sampled) die Amplitude des analogen Signals in bestimmten Abständen. Diese Teile werden dann in digitale Werte umgewandelt. Die Auflösung eines Analog-Digitalwandlers (bezeichnet die Anzahl diskreter Werte, die sie über einen Bereich analoger Werte produzieren können) wird normalerweise über die Anzahl an Bits ausgedrückt. Im obigen Fall eines 3-Bit-A/D-Wandlers wird der obere Wert (b2) als höchstwertiges Bit (MSB) und der niedrigste Wert (b0) als niederwertigstes Bit bezeichnet (LSB).

Der unten stehende Graph zeigt die Beziehung zwischen dem analogen Eingang und dem digitalen Ausgang an. Die analoge Mindest-Signalamplitude, die eine Änderung des digitalen Signals verursachen kann, wird als niederwertiges Bit (LSB) bezeichnet, wobei der Rundungsfehler, der zwischen den analogen und digitalen Signalen aufritt, als Quantisierungsfehler bezeichnet wird.

Darüber hinaus ist der erste digitale Änderungspunkt (000→001) unter 0,5LSB die Nullskala. Der letzte digitale Änderungspunkt (110→111) wird als Vollskala, das Intervall von 0 bis zur Vollskala als Vollskalabereich bezeichnet.

A/D-Wandler – Betrieb 2

Analoge Signale werden durch die folgenden Schritte in digitales Format umgewandelt.

Sampling
Als Sampling bezeichnet man das Verfahren zur Entnahme von Verstärkungswerten des kontinuierlichen analogen Signals in diskreten Zeitintervallen (Sampling-Periode Ts.
[Sampling-Perioden Ts = 1/Fs (Sampling-Frequenz)]
Sampling wird mithilfe eines Sample-and-Hold (S&H)-Schaltkreises durchgeführt.
Quantisierung
Unter Quantisierung versteht man die Zuweisung eines numerischen Werts zu jedem getesteten Verstärkungswert aus einer Reihe möglicher Werte, die den gesamten Verstärkungsbereich abdecken (basierend auf einer Reihe von Bits.
[Quantisierungsfehler: Getesteter Wert - Quantisierter Wert]
Coding
Sobald die Verstärkungswerte quantisiert wurden, werden sie mithilfe eines Encoders kodiert.
A/D-Wandler – Betrieb 3
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