Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Summierverstärker 8Bit DA Wandler berechnen


von Andreas (Gast)


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Hallo zusammen!,

ich bin dabei einen 8 Bit DA Wandler (Summierverstärker) zu 
berechnen...für die meisten hier sicher langweilig :D

U2 soll maximal 5,11V betragen, die einzellnen Eingänge der 8 Bit können 
0-5V betragen.

Ich denke mir, dass die Eingangswiderstände R11, R12, R13, etc. gleich 
groß seien müssten, und die Verstärkung jeweils so angepasst, dass wenn 
alle Eingänge 5V betragen U2=5,11V beträgt.

Liege ich da richtig?, wenn nein bitte ich um einen Lösungsansatz. 
Leider habe ich zu der Aufgabe keine Lösung zum vergleichen.

Gruß Andreas

von Route_66 H. (route_66)


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Andreas schrieb:
> Ich denke mir, dass die Eingangswiderstände R11, R12, R13, etc. gleich
> groß seien müssten,

Nein. die werden nach Zweierpotenzen gewichtet. So liefert Bit7 den 
128fachen Strom in den Summationspunkt und Bit0 nur den 1fachen.

Aus diesem Strom wird über den Rückkoppelwiderstand die Verstärkung und 
damit die Ausgangsspannung dimensioniert.

: Bearbeitet durch User
von Andreas (Gast)


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Route 66 schrieb:
> Andreas schrieb:
>> Ich denke mir, dass die Eingangswiderstände R11, R12, R13, etc. gleich
>> groß seien müssten,
>
> Nein. die werden nach Zweierpotenzen gewichtet. So liefert Bit7 den
> 128fachen Strom in den Summationspunkt und Bit0 nur den 1fachen.

Stimmt, ist ja Dualsystem...danke.

von Noch einer (Gast)


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> So liefert Bit7 den 128fachen Strom
... und darf nur 0,5% Abweichung haben. Die Transistoren der Ausgänge 
und deren Temperaturdrift haben größere Abweichungen.

In der Praxis geht es mit R2R Netzwerken einfacher.

von Andreas (Gast)


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Ein Strom ist leider nicht gegeben, sondern nur U2=5,11V und halt 0-5V 
pro Eingang.

Kann man für die Berechnung einen Strom von zB 1mA annehmen, oder muss 
dann die Berechnung der Widerstände über die Verstärkungsfaktoren 
erfolgen?

von Andreas (Gast)


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Noch einer schrieb:
>> So liefert Bit7 den 128fachen Strom
> ... und darf nur 0,5% Abweichung haben. Die Transistoren der Ausgänge
> und deren Temperaturdrift haben größere Abweichungen.
>
> In der Praxis geht es mit R2R Netzwerken einfacher.

Das ist aber schon zu speziell...für haben als Klausurvorbereitung 
nunmal vorgegebene Aufgaben.

Einen Strom anzunehmen ginge zwar, bringt aber je nach Zehnerpotenz 
andere Widerstände...im Moment stehe ich ein wenig auf dem Schlauch.

Wenn man zuerst die Verstärkungsfaktoren berechnen will, hat man ja den 
Faktor 1,2,4,8,16,32,64 und 128 nicht drinnen...bringt also auch nichts.

von Noch einer (Gast)


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Wenn nichts vorgegeben ist - am besten 1kOhm ... 128kOhm. Dann liegt der 
Strom in einem vernünftigen Bereich unter 5mA. Damit dürfte auch der 
Strom über den Rückkoplungswiderstand des OpAmp in einem vernünftigen 
Bereich liegen.

von Andreas (Gast)


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Also ich hab jetzt mal mit 1k-8k gerechnet (4Bit Wandler).

Dann hätte ich eine Verstärkung von 1,022 raus, sowie den 
Koppelwiderstand mit 1k (1022).
Bit0-R11= 1k, Bit1-R12=2k, Bit2-R13=4k, Bit3-R14=8k

Ist das wirklich so einfach?

Die Aufgabenstellung lautet folgender maßen:

/Der 5,11V-Messbereich eines 8 Bit DA Wandlers ist über einen 
Addierverstärker zu realisieren. Die Spannungen der Digitaleingänge 
haben je nach Zahlenwert entweder 0V oder 5V.

Diemensionieren Sie den entsprechenden OP./

von Noch einer (Gast)


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Wenn ich die Aufgabe richtig verstehe...

Bit 0,1,2,3 sind 0V,0V,0V,0V -> Ausgang des OpAmp soll 0 Volt sein
Bit 0,1,2,3 sind 5V,5V,5V,5V -> Ausgamg des OpAmp soll 5,11 Volt sein

Stimmt das so?

Du wählst einen Summierverstärker wie z.B.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210152.htm

Du wählst die Widerstände 1k, 2k, 4k, 8k.

Nach der Gleichung des Summierverstärkers bekommt man dann
Rk = 5,11/(5/1+5/2+5/4+5/8) = 0,5450666k

Strom an Pin0 5Volt / 1k = 5mA
Strom an Pin1 5Volt / 2k = 2,5mA
Strom an Pin2 5Volt / 4k = 1,25mA
Strom an Pin3 5Volt / 8k = 0,625mA
Summe                      9,375mA

Strom am Ausgang des Op -5,11Volt / 0,5450666k = -9,375mA

Dummerweise invertiert der Summierverstärker. Du bekommst -5,11Volt. 
Musst also noch mal invertieren.

von Noch einer (Gast)


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Verdammt, natürlich umgekehrt, Bit0 8k und Bit3 1k.

von Wolfgang S. (wsm)


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Schau mal nach einem R2R-netzwerk, welches in der Regel für solche 
Zwecke verwendet wird.

Die gibt es auch für ein paar Cent als fertige Bausteine.

von Route_66 H. (route_66)


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Wolfgang Schmidt schrieb:
> Schau mal nach einem R2R-netzwerk, welches in der Regel für solche
> Zwecke verwendet wird.

Du hast das Thema verfehlt.
Er will es nicht bauen, es ist eine Hausaufgabe zur Dimensionierung 
eines fiktiven Summierverstärkers!

: Bearbeitet durch User
von Andreas (Gast)


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Super, vielen Dank für die ausführliche Erklärung.

Eine Frage hätte ich aber noch...wieso beginnt man bei Bit 0 mit dem 
höchstem Widerstandswert?

Rechnerisch nach dem Dualsystem wäre es doch der Faktor 1, also der 
niedrigste?

Gruß Andreas

von Dietrich L. (dietrichl)


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Andreas schrieb:
> Eine Frage hätte ich aber noch...wieso beginnt man bei Bit 0 mit dem
> höchstem Widerstandswert?
>
> Rechnerisch nach dem Dualsystem wäre es doch der Faktor 1, also der
> niedrigste?

Es werden die Ströme summiert, und nach dem ohmschen Gesetz liefert 
der größte Widerstand den kleinsten Strom.

Gruß Dietrich

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