DA-Wandler

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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 2^8=256 verschiedene Spannungen ausgeben. Hat er einen Ausgangsspannungsbereich von 0-5V, dann beträgt die Spannungsdifferenz zwischen zwei Werten

\frac{5\mathrm{V}}{256}=0,02\mathrm{V}=20\mathrm{mV}

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 R_L abhaengig und berechnet sich nach der folgenden Formel:

U_a = \frac{U_{ref}}{2^4} \cdot \frac{R_L}{R + R_L} \cdot Z

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.

Praktisch heisst das, daß entweder eine konstante Last am Ausgang angeschlossen werden muss (z. B. 75Ω bei Low-Cost VGA-Ports) oder ein Operationsverstärker, welcher den Lastwiderstand R_L vom DA-Wandler entkoppelt.


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