Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ausgangsspannung eines AD Wandlers berechnen


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von Niklas W. (niklas_w501)


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Hallo zusammen,

ich stehe vor einem kleinen Problem der Grundlagen der digitalen 
Messtechnik.

Mein gegebener AD-Wandler arbeitetet mit der "sukzessiven Aproximation". 
Die Auflösung beträgt 4 bit und der Messbereich liegt bei 0-10 V.

Des Weiteren beträgt meine Eingangsspannung Ue=3,7V.

Nun liegt es mir die Ausgangsspannung zu berechnen. Nur leider stehe ich 
komplett auf dem Schlauch.



Mein Quantisierungsschritt habe ich mit Q = 10/ (2^4-1) = 0,67 V 
berechnet.

Über eine Antwort würde ich mich freuen!

Liebe Grüße!

von Harald W. (wilhelms)


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Niklas W. schrieb:

> Nun liegt es mir die Ausgangsspannung zu berechnen.

Ein AD-Wandler hat keine Ausgangsspannung.

von Michael M. (michaelm)


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Niklas W. schrieb:
> Mein gegebener AD-Wandler arbeitetet .....
Welcher Typ ist denn gegeben?

> ...Nur leider stehe ich komplett auf dem Schlauch.
Sorry, das sagen zu müssen: Das Gefühl habe ich auch. ;-)
Du bekommst ein Ausgangssignal in digitaler Form. Die Spannung der 
einzelen Bit-Informationen hängt (nur) von der Betriebsspannung des 
Käfers ab.... ^^

von Wolfgang (Gast)


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Niklas W. schrieb:
> Nun liegt es mir die Ausgangsspannung zu berechnen.

Was meinst du damit. An die Ausgangsspannung des internen 
Digital-Analog-Wandler kommst du bei einem SA ADC normalerweise gar 
nicht ran - aber sei's drum.
Im ersten Schritt wird 0b1000 gewandelt, d.h. der DAC liefert 5V,
im zweiten 0b0100 entsprechend 2.5V u.s.w.

von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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von Wolfgang (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Ein AD-Wandler hat keine Ausgangsspannung.

Ein ADC mit sukzessiver Aproximation besteht aus einem DAC, einem 
Komparator und ein bisschen Logik. Und natürlich besitzt der DAC eine 
Ausgangsspannung.

von Niklas W. (niklas_w501)


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Im Prinzip ist folgendes die komplette Aufgabe.

von Wolfgang (Gast)


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Niklas W. schrieb:
> Im Prinzip ist folgendes die komplette Aufgabe.

Was meinst du, wer mit "Sie" gemeint ist.
Ist dir klar, wie so ein ADC funktioniert?
Welches Detail fehlt dir und was sind deine Überlegungen dazu?

von Achim S. (Gast)


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Niklas W. schrieb:
> Mein Quantisierungsschritt habe ich mit Q = 10/ (2^4-1) = 0,67 V
> berechnet.

Das ist dein erste Fehler: dein 4 Bit ADC kann 16 unterschiedliche 
Spannungswerte unterscheiden, nicht 15. Die Größe des 
Quantisierungintervalls ist also 10V/16

von Niklas W. (niklas_w501)


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Mit "Sie" bin selbstverständlich ich gemeint, das ist mir schon klar, 
nur leider komme ich nicht weiter.

Ich habe zunächst die angegeben 4 Bits in den passenden Binärcode 
umgewandelt und nach Anleitung des Professors meine Quersumme gebildet. 
Ja, leider nur nach Anleitung, warum es genau macht ist mir bis zu 
diesem Zeitpunkt noch unklar.

Die letzte Kombination soll 0101 mit einer Spannung von 3,125 lauten. 
Nun wäre mein Ansatz gewesen den Quantisierungsschritt zu berechnen und 
schrittweise von meiner Eingangsspannung abzuziehen.

von Wolfgang (Gast)


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Niklas W. schrieb:
> Mein Quantisierungsschritt habe ich mit Q = 10/ (2^4-1) = 0,67 V
> berechnet.

Warum nicht 0,625V?

Außerdem kommt deine Gleichung von den Dimensionen nicht hin. Rechts 
steht eine Spannung, in der Mitte eine dimensionslose Zahl. ;-)

von Niklas W. (niklas_w501)


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Wolfgang schrieb:
> Warum nicht 0,625V?
>
> Außerdem kommt deine Gleichung von den Dimensionen nicht hin. Rechts
> steht eine Spannung, in der Mitte eine dimensionslose Zahl. ;-)

Den 0,625 V stimme ich selbstverständlich zu, das habe ich falsch 
berechnet.

Dann lautet meine Rechnung Q= 10V/ 2^4 = 0,625 V. (Diesmal sogar mit 
Dimension ^^)

Dennoch wundert es mich, wie ich bei der letzten Binärfolge auf 3,125 
Volt kommen soll.

von Wolfgang (Gast)


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Niklas W. schrieb:
> Ich habe zunächst die angegeben 4 Bits in den passenden Binärcode
> umgewandelt und nach Anleitung des Professors meine Quersumme gebildet.

Bist du sicher, das "Quersumme" gemeint ist?
https://de.wikipedia.org/wiki/Quersumme

Niklas W. schrieb:
> Nun wäre mein Ansatz gewesen den Quantisierungsschritt zu berechnen und
> schrittweise von meiner Eingangsspannung abzuziehen.

So arbeitet ein ADC mit sukzessiver Aproximation aber nicht. Der fängt 
beim höchsten Bit an und geht dann zu den niederwertigeren, d.h. er 
halbiert immer seinen Wert für die Komparatorschwelle.

von Niklas W. (niklas_w501)


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Wolfgang schrieb:
> Bist du sicher, das "Quersumme" gemeint ist?
> https://de.wikipedia.org/wiki/Quersumme

Ja bin ich.
Die Binärkombinationen wurden untereinander geschrieben. Jeder Wert mit 
einer 1 wurde mit jedem weiteren Wert mit einer 1 in derselben Reihe 
addiert.

Wolfgang schrieb:
> So arbeitet ein ADC mit sukzessiver Aproximation aber nicht. Der fängt
> beim höchsten Bit an und geht dann zu den niederwertigeren, d.h. er
> halbiert immer seinen Wert für die Komparatorschwelle.

Wie wäre dann die richtige Vorgehensweise?

von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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0*(10V/2^1)+1*(10V/2^2)+0*(10V/2^3)+1*(10V/2^4)=3,125V

von Niklas W. (niklas_w501)


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Ich bedanke mich!!

von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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Vorgehen:

Spannung größer als 1*(10V/2^1)? Nein -> 0
Spannung größer als 0*(10V/2^1)+1*(10V/2^2)? Ja -> 1
Spannung größer als 0*(10V/2^1)+1*(10V/2^2)+1*(10V/2^3)? Nein -> 0
Spannung größer als 0*(10V/2^1)+1*(10V/2^2)+0*(10V/2^3)+1*(10V/2^4)? Ja 
-> 1

Ergebnis 0101

von Wolfgang (Gast)


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Niklas W. schrieb:
> Die Binärkombinationen wurden untereinander geschrieben. ...

Mmmh

> Wie wäre dann die richtige Vorgehensweise?
Von der Vorgehensweise ist nicht nach irgendeinem Rechenschema gefragt, 
sondern es soll zu jedem Schritt der sukzessiven Aproximation Binärwert 
und Spannung angegeben werden.

von Harald W. (wilhelms)


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Niklas W. schrieb:

> Im Prinzip ist folgendes die komplette Aufgabe.

Aha, und wo wird da nach der Ausgangsspannung gefragt?

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