Zählerprinzip bei A/D-Wandlung

[Claude J. (berus)]

Hallo liebe hilfsbereite Leser,

ich beabsichtige das Zusammenbauen einer Messkette zum Messen von 
UV-Strahlen. Dazu benötige ich natürlich einen A/D - Wandler. Wenn ich 
so etwa machen möchte, dann sollte ich das Prinzip des A/D - Wandlers 
verstehen.

Ich weiß bereits das eine Sample-und-Hold-Schaltung zum Erstellen eines 
Stufensignals benötigt wird. Dabei wird der Momentanwert des 
Eingangssignals (z.B.: der Spannung) durch einen in der S&H-Schaltung 
vorhandenen Kondensator aufgeladen(Sampling)während der vorgeschaltene 
Schalter (oft FET) geschlossen ist. Öffnet sich der Schalter, dann wird 
die Spannung vom Kondensator vorübergehend gespeichert (Hold). Dieser 
gepeicherte Wert wird oft noch durch einen Spannungsfolger 
impedanzgewandelt. Das Ausgangssignal der S&H-Schaltung ist somit ein 
diskreter Wert aus dem Analogsignal (Stufensignal).

Bis hierhin habe ich es einigermaßen verstanden. Allerdings ist mir die 
Umwandlung des Stufensignal in das Binärwort nicht ganz klar.

Ich weiß, dass bei dieser Umwandlung prinzipiell mindestens ein 
Komparator, ein Schaltwerk mit integriertem Zähler und ein A/D- Wandler 
beteiligt sind.

Nach meiner Literaturrecherche habe ich folgendes erkannt:

1. Stufensignal (soll X heißen) liegt am positiven Eingang des 
Komparators vor
2. vom A/D-Wandler bereitgestellte Referenzspannung (soll Y heißen) 
liegt am negativen Eingang des Komparators vor
3. Diese beiden Werte werden miteinander verglichen
4. Solange X>=Y ist das "Tor" geöffnet und  das Schaltwerk bzw. der 
Zähler zählen hoch und geben dabei entweder 1 oder 0 als Digit aus.

Ab jetzt wird mein Verständnis schwach.

Meine Fragen dazu:

Was genau bedeute hier hochzählen?: 1. Die Erhöhung der Referenzspannung
                              oder 2. die Ausgabe des Digitalwortes
                              oder 3. was ganz anderes

Wie genau wird hier die binäre Zahlenfolge gebildet? (Anscheinend und 
ungewohnterweiße von rechts nach links)

Wie kommt z.B.: die Folge 0101 zustande?

Ihr seht das ich nicht ganz die A/D-Wandlung nach dem Zählerprinzip 
verstehe. Könntet ihr mir das etwas genauer erklären?

Vielen Dank im Voraus
Berus

[Route_66 H. (route_66)]

Hallo!
Stelle Dir den Komparator wie eine Balkenwaage vor. Auf der linken Seite 
liegt der gesampelte Momentanwert X. Der Zähler legt jetzt die Hälfte 
der Referenzspannung auf die rechte Seite. Bleibt die Waage links unten 
merkt er sich eine Eins, kippt sie dagegen merkt er sich eine Null und 
nimmt rechts wieder runter. Jetzt zählt der Zähler eins weiter und macht 
mit einem Viertel der Referenzspannung das Gleiche. Die jetzt erhaltene 
Eins oder Null schreibt er sich rechts neben die vorher erhaltene 
Ziffer. Bei einem 8-Bit Wandler macht er das 8 mal. zuletzt hat er dabei 
ein 256stel der Referenzspannung benutzt. Nach den 8 Versuchen hat er 
jetzt sowas stehen: "10010110". Das ist der digitalisierte Wert von X in 
binärer Schreibweise. Das Verfahren nennt sich
http://de.wikipedia.org/wiki/Sukzessive_Approximation

EDIT: das ist nur Eines der vielen Verfahren!

[Route_66 H. (route_66)]

Hallo!
Das Zählerverfahren legt so lange 256stel-Stücke der Referenzspannung 
auf die rechte Seite bis die Waage kippt. Weil dabei mitgezählt wird, 
ist danach X bekannt. Genau wie bei einer Laborwaage wenn man nur 
1-Gramm Gewichte hat.
Bei 10-Bit-Wandlern sind es 1024stel, bei 12 Bit 4096stel usw.

[Reinhard Kern (Gast)]

Route 66 schrieb:
> Das Zählerverfahren legt so lange 256stel-Stücke der Referenzspannung
> auf die rechte Seite bis die Waage kippt.

Das ist richtig und leicht zu verstehen, aber in der Praxis das 
ungebräuchlichste Verfahren von allen (das hat auch seine Gründe). Du 
darfst also nicht erwarten, dass eine Schaltung, die du mit üblichen ICs 
aufbaust, auch so funktioniert. Wie ein ADC arbeitet, steht im 
zugehörigen Datenblatt, je nach Anforderungen Dual Slope, SAR, 
Sigma-Delta...

Gruss Reinhard

[Claude J. (berus)]

Hallo Route 66,

danke für deine Antwort. Sie hat mich weiter gebracht.

Berus