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informatik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Analog-digital-wandler (a/d-wandler, in engl.: adc (analog-to-digital-converter))


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Er wandelt nach unterschiedlichen Methoden analoge Eingangssignale in digitale Daten bzw. einen Datenstrom um, die dann weiterverarbeitet oder gespeichert werden können. Sein Gegenstück ist der Digital-Analog-Wandler oder DAC. Der ADW quantisiert ein kontinuierliches Spannungssignal sowohl in der Zeit als auch in der Amplitude. Jedes Signal ist dadurch nach der Wandlung treppenförmig, vergleichbar mit einem Notenblatt. Die Hauptparameter eines ADWs sind seine Auflösung in Bits und seine Wandlungsgeschwindigkeit, wovon die maximale Wandlungsrate abhängt. Die Auflösung stellt gleichzeitig die Genauigkeitsgrenze für die Umwandlung dar. Die nutzbare Genauigkeit wird durch Nichtlinearitäten im analogen Schaltungsteil des ADWs verringert. Die Wandlungsgeschwindigkeit ist meist konstant, kann aber bei speziellen Wandlertypen vom Wert der anliegenden Spannung abhängen.

Hier eine Zeichnung um den Vorgang des ADWs sichtbar zu verstehen im "Sägezahnverfahren"





*zeichnung*



Beim Sägezahnverfahren wird ein Kondensator mit einem zur Eingangsspannung Ue umgekehrt proportionalen Strom aufgeladen. Die Spannung Uc am Kondensator, die mit der Zeit linear zunimmt wird mit einer Referenzspannung U0 verglichen. Solange Uc < Ue ist, wird ein Zähler mit einem Taktsignal hochgezählt. Erreicht die Kondensatorspannung den Wert der Eingangsspannung, wird der Zähler angehalten und ausgelesen und der Kondensator durch Kurzschließen entladen. Je höher die Eingangsspannung ist umso länger dauert es bis der Kondensator die Referenzspannung erreicht und umso höher ist der Wert des Zählers.

Die Wandlungszeit bei diesem ADW ist abhängig von der Eingangsspannung. Zeitlich schnell veränderliche Signale können mit diesem Typ nicht korrekt gewandelt werden. Wandler nach dem Sägezahnverfahren sind sehr ungenau und werden z.B. in Spielkonsolen eingesetzt um die Stellung eines Potentiometers, das durch einen Joystick oder ein Lenkrad bewegt wird zu digitalisieren.

 
 


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