DA-Wandler: Unterschied zwischen den Versionen

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Ein Digital-Analog-Wandler wandelt einen [[digital]]en Wert in eine [[analog]]e Spannung um. Im Englischen wird er als Digital Analog Converter (abgekürzt DAC) bezeichnet. Er ist das Gegenstück zum [[AD-Wandler]].
Ein Digital-Analog-Wandler wandelt einen [[digital]]en Wert in ein [[analog]]es Signal um, meistens eine Spannung. Im Englischen wird er als Digital Analog Converter (abgekürzt DAC) bezeichnet. Er ist das Gegenstück zum [[AD-Wandler]].


Die wichtigsten Eigenschaften eines DA-Wandlers sind die Auflösung (und deren Genauigkeit) und die Geschwindigkeit. Je höher die Auflösung, desto genauer kann ein DA-Wandler eine Spannung ausgeben. Die Auflösung wird in Bit angegeben und sagt aus, wie viele Abstufungen der DA-Wandler schafft.
Die wichtigsten Eigenschaften eines DA-Wandlers sind [[Auflösung und Genauigkeit]] und die Geschwindigkeit. Je höher die Auflösung, desto genauer kann ein DA-Wandler eine Spannung ausgeben. Die Auflösung wird in Bit angegeben und sagt aus, wie viele Abstufungen der DA-Wandler schafft.


Beispiel:  
Beispiel:
Ein DA-Wandler hat 8 Bit, damit kann er <math>2^8=256</math> verschiedene Spannungen ausgeben. Hat er einen Ausgangsspannungsbereich von 0-5V, dann beträgt die Spannungsdifferenz zwischen zwei Werten
Ein DA-Wandler hat 8&nbsp;Bit, damit kann er <math>2^8=256</math> verschiedene Spannungen ausgeben. Hat er einen Ausgangsspannungsbereich von 0…5&nbsp;V, dann beträgt die Spannungsdifferenz zwischen zwei Werten


:<math>\frac{5\mathrm{V}}{256}=0,02\mathrm{V}=20\mathrm{mV}</math>
:<math>\frac{5\,\mathrm{V}}{256}=0{,}02\,\mathrm{V}=20\,\mathrm{mV}</math>


(Wandler die nach dem [[PWM]]-Verfahren arbeiten, werden manchmal als 1-Bit-Wandler bezeichnet; dies ist jedoch ein Marketing-Begriff, welcher mit der tatsächlichen Auflösung nichts zu tun hat.)
Bei integrierten Schaltkreisen sind DA-Wandler, welche nach dem [[PWM]]-Verfahren arbeiten, am einfachsten zu realisieren. Daher findet man sie häufig auch bei Mikrocontrollern.


Bei integrierten Schaltkreisen sind DA-Wandler, die nach dem PWM-Verfahren arbeiten, am einfachsten zu realisieren. Daher findet man sie häufig auch bei Microcontrollern.
Eine einfache Form eines DA-Wandlers findet sich nachfolgend in der Umsetzung mittels eines sogenannten R2R-Netzwerks. Der dargestellte Wandler hat eine Auflösung von 4&nbsp;Bit:
 
Eine einfache Form eines DA-Wandlers findet sich nachfolgend in der Umsetzung mittels eines sogenannten R2R-Netzwerks. Der dargestellte Wandler hat eine Auflösung von 4 Bit:


[[Bild:R2r.png]]
[[Bild:R2r.png]]


Die Ausgangsspannung ist vom Lastwiderstand <math>R_L</math> abhaengig und berechnet sich nach der folgenden Formel:
Die Ausgangsspannung ist vom Lastwiderstand <math>R_L</math> abhängig und berechnet sich nach der folgenden Formel:


:<math>U_a = \frac{U_{ref}}{2^4} \cdot \frac{R_L}{R + R_L} \cdot Z</math>
:<math>U_a = \frac{U_{ref}}{2^4} \cdot \frac{R_L}{R + R_L} \cdot Z</math>


Z erhaelt man, indem man die Zustaende (1/0) der digitalen Eingaenge als die einzelnen Bits einer Binaerzahl betrachtet. Der linke Eingang stellt dabei das niederwertigste, der rechte das hoechstwertige Bit dar.
''Z'' erhält man, indem man die Zustände (1/0) der digitalen Eingänge als die einzelnen Bits einer Binärzahl betrachtet. Der linke Eingang stellt dabei das niederwertigste, der rechte das höchstwertige Bit dar.
 
Praktisch heißt das, daß entweder eine konstante Last am Ausgang angeschlossen werden muss (z.&nbsp;B. 75&nbsp;Ω bei Low-Cost VGA-Ports) oder ein Operationsverstärker, welcher den Lastwiderstand <math>R_L</math> vom DA-Wandler entkoppelt.
 
== Siehe auch ==
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/dac.html#c3 Digital-to-Analog Conversion] bei HyperPhysics
* [http://aaabbb.de/JDAC/DAC_R2R_network_calculation.html DAC R2R Netzwerkberechnung] von Torsten Brischalle
* Bauteile:
** [[LTC1257]] - 12 Bit DA-Wandler mit serieller Ansteuerung.
** [[TLV5636]] - 12 Bit DA-Wandler mit serieller Ansteuerung, low-power
** [[TLC7528]] -  8 Bit DA-Wandler mit paralleler Ansteuerung und Latch
 
[[Category:Bauteile]]
[[Kategorie:Signalverarbeitung]]

Aktuelle Version vom 28. März 2023, 07:19 Uhr

Ein Digital-Analog-Wandler wandelt einen digitalen Wert in ein analoges Signal um, meistens eine Spannung. Im Englischen wird er als Digital Analog Converter (abgekürzt DAC) bezeichnet. Er ist das Gegenstück zum AD-Wandler.

Die wichtigsten Eigenschaften eines DA-Wandlers sind Auflösung und Genauigkeit und die Geschwindigkeit. Je höher die Auflösung, desto genauer kann ein DA-Wandler eine Spannung ausgeben. Die Auflösung wird in Bit angegeben und sagt aus, wie viele Abstufungen der DA-Wandler schafft.

Beispiel: Ein DA-Wandler hat 8 Bit, damit kann er [math]\displaystyle{ 2^8=256 }[/math] verschiedene Spannungen ausgeben. Hat er einen Ausgangsspannungsbereich von 0…5 V, dann beträgt die Spannungsdifferenz zwischen zwei Werten

[math]\displaystyle{ \frac{5\,\mathrm{V}}{256}=0{,}02\,\mathrm{V}=20\,\mathrm{mV} }[/math]

Bei integrierten Schaltkreisen sind DA-Wandler, welche nach dem PWM-Verfahren arbeiten, am einfachsten zu realisieren. Daher findet man sie häufig auch bei Mikrocontrollern.

Eine einfache Form eines DA-Wandlers findet sich nachfolgend in der Umsetzung mittels eines sogenannten R2R-Netzwerks. Der dargestellte Wandler hat eine Auflösung von 4 Bit:

R2r.png

Die Ausgangsspannung ist vom Lastwiderstand [math]\displaystyle{ R_L }[/math] abhängig und berechnet sich nach der folgenden Formel:

[math]\displaystyle{ U_a = \frac{U_{ref}}{2^4} \cdot \frac{R_L}{R + R_L} \cdot Z }[/math]

Z erhält man, indem man die Zustände (1/0) der digitalen Eingänge als die einzelnen Bits einer Binärzahl betrachtet. Der linke Eingang stellt dabei das niederwertigste, der rechte das höchstwertige Bit dar.

Praktisch heißt das, daß entweder eine konstante Last am Ausgang angeschlossen werden muss (z. B. 75 Ω bei Low-Cost VGA-Ports) oder ein Operationsverstärker, welcher den Lastwiderstand [math]\displaystyle{ R_L }[/math] vom DA-Wandler entkoppelt.

Siehe auch

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