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Analog-Digital-Wandler


Dieser Artikel wurde von der Redaktion freigegeben.

Analoge Signale verändern ihren Wert kontinuierlich, so z.B. Druck, Temperatur, Geschwindigkeit, elektrische Spannung...

Demgegenüber lassen sich in der Digitaltechnik nur ganze Werte verarbeiten. Dafür wird der Analog-Digitalwandler (kurz: AD-Wandler engl.  ADC für Anolg-Digital-Converter) eingesetzt.

Z. B. meldet ein Temperatursensor die Temperatur 18,5°C.
Der Arbeitsbereich für den Geber liegt zwischen 10°C (min.) und 40°C (max).

Der ADC hat eine 8 Bit-Auflösung = 255 Schritte, d. h. der Eingangswert von 10°C entspricht 0 Schritten, der von 40°C entspricht 255 Schritten.

Eine Abtast-Halte-Schaltung (Sample-and-Hold-Schaltung) hält den analogen Signalwert (engl.  Sample) und speichert ihn analog zwischen, so dass er während des Digitalisierungsvorgangs konstant ist. Denn der Signalwert könnte sich für die Dauer der Digitalisierung (wenige Mikrosekunden) wieder ändern.

Die Digitalisierung macht nun in sehr kurzer Zeit Folgendes, es wird ermittelt:

(40°C - 10°C)/255 = 0,11°C

Wieviel mal passen 0,11°C in 18,5°C? =>168 mal. (Dreisatz)

Damit entspricht der gemessene Analogwert 18,5°C der Zahl 168, mit der jede Steuerung/Computer etwas anfangen kann.

Aber leider ist das auch mit einem Quantisierungsfehler behaftet, der bei allen ADCs mehr oder minder auftritt:
0,11°C x 168 Schritte = 18,48°C.

Fehler: 0,02 °C

In jedem Einzelfall muss entschieden werden, ob man mit diesem Fehler 'leben' kann oder ob die Auflösung von 8 Bit auf 10 Bit, 12 Bit... erhöht werden muss.

Schlagworte: analog, digital, Abtastrate