DA-Wandler

Ein Digital-Analog-Wandler wandelt einen digitalen Wert in eine analoge Spannung um. 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.

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

[math]\displaystyle{ \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, 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 Bit:

Die Ausgangsspannung ist vom Lastwiderstand [math]\displaystyle{ R_L }[/math] abhaengig 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 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.