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Jan T

11.07.2021,
12:36
 

A/D Wandler (Elektronik)

Hallo,
ich glaube es ist recht simpel, aber ich habe gerade ein paar Schwierigkeiten beim Bearbeiten folgender Fragen zum A/D Wandler.

Es soll mit den zur Verfügung stehenden 4 Komparatoren sowie zusätzlichen
Widerständen ein Parallelwandler aufgebaut werden.

- Dieser soll eine nicht um Null symmetrische Quantisierungskennlinie bei gleichen
Schrittweiten besitzen.

- Es stehen Widerstände mit R = 2,2 kΩ zur Verfügung.

• Beantworten Sie schriftlich folgende Fragen, mit Rechnung bzw. Begründung:
1. Wie muss das Verhältnis der für diesen Parallelwandler
verwendeten Widerstände sein?
2. Wie viele Inkremente liefert der Wandler (Anzahl Z)?
3. Wie viele Quantisierungsstufen gibt es (Anzahl Q)?
4. Wie groß ist die Schrittweite ΔU bei einer Referenzspannung von UREF = 5V ?



Also, für 1) würde ich sagen, dass alle Widerstände den selben Wert haben müssen.
Für 2) und 3): wir haben 4 Komparatoren, also auch 4 Quantisierungsstufen? Aber wie sieht Z dann aus? Da Z ja eigentlich eine 2er Potenz ist.

Für 4): Die Schrittweite ergibt sich dann durch die Formel UREF / Z.

Danke im Voraus :-)

Hartwig(R)

13.07.2021,
11:15

@ Altgeselle

A/D Wandler

» » » auch die Herren Tietze und Schenk
» »
» » Dass die aber auch immer alles besser wissen müssen... :-(
»
» Hallo,
» die Herren Tietze und Schenk tummeln sich auch in meinem
» Bücherregal. Und 1986 haben sie sich umentschieden: ;-)
»
» Grüße
» Altgeselle

nee nee, nur gezeigt, wie man es auch machen kann - beide Schaltungen funktionieren, nur mit unterschiedlichen Schaltpunkten. Im zuletzt gezeigten Bild sind die Schaltpunkte halt mittig dimensioniert, daher ist der untere Widerstand an Masse ja auch nur R/2 - das hätte je nach Anwendung Vorteile in der Praxis. Das war aber nicht die Fragestellung (daher schrieb ich in meiner ersten Antwort auch "bestehend aus mindestens 4 (gleichen) Widerständen in Reihe";).
Grüße
Hartwig

Altgeselle(R)

E-Mail

13.07.2021,
09:33

@ simi7

A/D Wandler

» » auch die Herren Tietze und Schenk
»
» Dass die aber auch immer alles besser wissen müssen... :-(

Hallo,
die Herren Tietze und Schenk tummeln sich auch in meinem
Bücherregal. Und 1986 haben sie sich umentschieden: ;-)

Grüße
Altgeselle

simi7(R)

D Südbrandenburg,
13.07.2021,
08:20

@ Hartwig

A/D Wandler

» auch die Herren Tietze und Schenk

Dass die aber auch immer alles besser wissen müssen... :-(

Hartwig(R)

13.07.2021,
00:08

@ simi7

A/D Wandler

» Wenn R1 fehlt, ist der letzte Quantisierungssprung =0 weil identisch mit
» der Referenzspannung.
» Wenn der Eingangsspannung nun 2 oder 3 Elektronen an der Referenzspannung
» fehlen schaltet dieses Bit nie.
ok, wenn man die Stromrechnung nicht bezahlt hat oder Bewölkung die Photovoltaikanlagen abschattet, dann fehlen die Elektronen halt, da kann man nichts machen. Aber auch die Herren Tietze und Schenk haben auf den Widerstand zwischen Referenz und Komparator verzichtet - aber meine Auflage ist von 1974, da waren die Elektronen noch deutlich zuverlässiger ;-)


simi7(R)

D Südbrandenburg,
12.07.2021,
21:51

@ Hartwig

A/D Wandler

» » » »
» » » » Hallo,
» » » » mit 4 Komparatoren, welche 4 Vergleichsspanungen über einen
» » » » Spannungsteiler
» » » » mit 5 gleichen Widerständen erhalten gibt es 5 mögliche Zustände:
» » » Ja klar, 5 Zustände. Aber mit 4 Komparatoren kann ich nur 4
» Spannungen
» » » erfassen: >1,25 V - >2,5V - >3,75V - >5V und eben “keine Spannung“ =
» 0V
» » » bzw <1,25V. Da sollten noch 4 Widerstände reichen.
» » » Grüße
» » » Hartwig
» »
» » Ich meinte es so:
» »
» » Grüße
» » Altgeselle
» ja, das hatte ich schon so verstanden. Aber die Fragestellung der Aufgabe
» beinhaltete ja die Referenz von 5V, und meistens ist es so, dass die
» Referenz auch die höchste vom Wandler erfassbare Spannung darstellt. Wobei
» natürlich je nach Schaltung R1 durchaus sinnvoll sein kann, z.B. für einen
» Abgleich. Andersherum betrachtet, stellt er eigentlich den Innenwiderstand
» der Referenzspannungsquelle dar. Habe ich eine Referenzspannungsquelle mit
» sehr niedrigem Ri, entspräche das einen Ri von 0 Ohm. Der Komparatoreingang
» Pin 5 liegt dann also an 5V statt mit R1 = 2k2 4V. R1 stellt sozusagen die
» Auflösung und die max. Eingangsspannung ein.
» Grüsse
» Hartwig

Wenn R1 fehlt, ist der letzte Quantisierungssprung =0 weil identisch mit der Referenzspannung.
Wenn der Eingangsspannung nun 2 oder 3 Elektronen an der Referenzspannung fehlen schaltet dieses Bit nie.

Hartwig(R)

12.07.2021,
13:07

@ Altgeselle

A/D Wandler

» » »
» » » Hallo,
» » » mit 4 Komparatoren, welche 4 Vergleichsspanungen über einen
» » » Spannungsteiler
» » » mit 5 gleichen Widerständen erhalten gibt es 5 mögliche Zustände:
» » Ja klar, 5 Zustände. Aber mit 4 Komparatoren kann ich nur 4 Spannungen
» » erfassen: >1,25 V - >2,5V - >3,75V - >5V und eben “keine Spannung“ = 0V
» » bzw <1,25V. Da sollten noch 4 Widerstände reichen.
» » Grüße
» » Hartwig
»
» Ich meinte es so:
»
» Grüße
» Altgeselle
ja, das hatte ich schon so verstanden. Aber die Fragestellung der Aufgabe beinhaltete ja die Referenz von 5V, und meistens ist es so, dass die Referenz auch die höchste vom Wandler erfassbare Spannung darstellt. Wobei natürlich je nach Schaltung R1 durchaus sinnvoll sein kann, z.B. für einen Abgleich. Andersherum betrachtet, stellt er eigentlich den Innenwiderstand der Referenzspannungsquelle dar. Habe ich eine Referenzspannungsquelle mit sehr niedrigem Ri, entspräche das einen Ri von 0 Ohm. Der Komparatoreingang Pin 5 liegt dann also an 5V statt mit R1 = 2k2 4V. R1 stellt sozusagen die Auflösung und die max. Eingangsspannung ein.
Grüsse
Hartwig

Altgeselle(R)

E-Mail

12.07.2021,
08:45

@ Hartwig

A/D Wandler

» »
» » Hallo,
» » mit 4 Komparatoren, welche 4 Vergleichsspanungen über einen
» » Spannungsteiler
» » mit 5 gleichen Widerständen erhalten gibt es 5 mögliche Zustände:
» Ja klar, 5 Zustände. Aber mit 4 Komparatoren kann ich nur 4 Spannungen
» erfassen: >1,25 V - >2,5V - >3,75V - >5V und eben “keine Spannung“ = 0V
» bzw <1,25V. Da sollten noch 4 Widerstände reichen.
» Grüße
» Hartwig

Ich meinte es so:

Grüße
Altgeselle

Hartwig(R)

12.07.2021,
01:57

@ Altgeselle

A/D Wandler

»
» Hallo,
» mit 4 Komparatoren, welche 4 Vergleichsspanungen über einen
» Spannungsteiler
» mit 5 gleichen Widerständen erhalten gibt es 5 mögliche Zustände:
Ja klar, 5 Zustände. Aber mit 4 Komparatoren kann ich nur 4 Spannungen erfassen: >1,25 V - >2,5V - >3,75V - >5V und eben “keine Spannung“ = 0V bzw <1,25V. Da sollten noch 4 Widerstände reichen.
Grüße
Hartwig

Altgeselle(R)

E-Mail

11.07.2021,
21:19

@ Hartwig

A/D Wandler

» » Hallo,
» » ich glaube es ist recht simpel, aber ich habe gerade ein paar
» » Schwierigkeiten beim Bearbeiten folgender Fragen zum A/D Wandler.
» »
» » Es soll mit den zur Verfügung stehenden 4 Komparatoren sowie
» zusätzlichen
» » Widerständen ein Parallelwandler aufgebaut werden.
» »
» » - Dieser soll eine nicht um Null symmetrische Quantisierungskennlinie
» bei
» » gleichen
» » Schrittweiten besitzen.
» »
» » - Es stehen Widerstände mit R = 2,2 k&#8486; zur Verfügung.
» »
» » • Beantworten Sie schriftlich folgende Fragen, mit Rechnung bzw.
» » Begründung:
» » 1. Wie muss das Verhältnis der für diesen Parallelwandler
» » verwendeten Widerstände sein?
» » 2. Wie viele Inkremente liefert der Wandler (Anzahl Z)?
» » 3. Wie viele Quantisierungsstufen gibt es (Anzahl Q)?
» » 4. Wie groß ist die Schrittweite &#916;U bei einer Referenzspannung von
» » UREF = 5V ?
» »
» »
» »
» » Also, für 1) würde ich sagen, dass alle Widerstände den selben Wert
» haben
» » müssen.
» » Für 2) und 3): wir haben 4 Komparatoren, also auch 4
» Quantisierungsstufen?
» » Aber wie sieht Z dann aus? Da Z ja eigentlich eine 2er Potenz ist.
» »
» » Für 4): Die Schrittweite ergibt sich dann durch die Formel UREF / Z.
» »
» » Danke im Voraus :-)
»
» Hallo,
» spontan wäre meine Antwort:
» mit 4 Komparatoren kannst Du 4 Spannungsschwellen überwachen. Die 4
» Komparatoren liegen dazu z.B. einerseits mit (-) an einem Spannungsteiler
» bestehend aus mindestens 4 (gleichen) Widerständen in Reihe. Der Teiler
» liegt an der Referenzspannung. Die (+) Eingänge liegen an der Messspannung
» (die Polaritäten sind der Situation entsprechend zuzuordnen, ebenso das
» Bezugspotenzial (das war ja angegeben)).
» Mit 4 Schaltschwellen kannst Du einen 2-Bit Wandler aufbauen. Es wäre also
» noch eine Logik erforderlich, um letztlich 2 Wandlerausgänge aus den 4
» Komparatorausgängen zu bekommen.
» Das geht aber aus der Aufgabe nicht so klar hervor - da könnten
» Unterrichts-/Vorlesungsunterlagen hilfreich sein.
» Grüße
» Hartwig

Hallo,
mit 4 Komparatoren, welche 4 Vergleichsspanungen über einen Spannungsteiler
mit 5 gleichen Widerständen erhalten gibt es 5 mögliche Zustände:
0 Komparatoren geschaltet
1 Komparator geschaltet
.
.
4 Komparatoren geschaltet.
Damit kann man bei 5V Vergleichsspannung die Stufen
<1V, 1..<2V, 2..<3V, 3..<4V, 4..5V unterscheiden.
Grüße
Altgeselle

Hartwig(R)

11.07.2021,
18:41
(editiert von Hartwig
am 11.07.2021 um 18:48)


@ Jan T

A/D Wandler

» Hallo,
» ich glaube es ist recht simpel, aber ich habe gerade ein paar
» Schwierigkeiten beim Bearbeiten folgender Fragen zum A/D Wandler.
»
» Es soll mit den zur Verfügung stehenden 4 Komparatoren sowie zusätzlichen
» Widerständen ein Parallelwandler aufgebaut werden.
»
» - Dieser soll eine nicht um Null symmetrische Quantisierungskennlinie bei
» gleichen
» Schrittweiten besitzen.
»
» - Es stehen Widerstände mit R = 2,2 k&#8486; zur Verfügung.
»
» • Beantworten Sie schriftlich folgende Fragen, mit Rechnung bzw.
» Begründung:
» 1. Wie muss das Verhältnis der für diesen Parallelwandler
» verwendeten Widerstände sein?
» 2. Wie viele Inkremente liefert der Wandler (Anzahl Z)?
» 3. Wie viele Quantisierungsstufen gibt es (Anzahl Q)?
» 4. Wie groß ist die Schrittweite &#916;U bei einer Referenzspannung von
» UREF = 5V ?
»
»
»
» Also, für 1) würde ich sagen, dass alle Widerstände den selben Wert haben
» müssen.
» Für 2) und 3): wir haben 4 Komparatoren, also auch 4 Quantisierungsstufen?
» Aber wie sieht Z dann aus? Da Z ja eigentlich eine 2er Potenz ist.
»
» Für 4): Die Schrittweite ergibt sich dann durch die Formel UREF / Z.
»
» Danke im Voraus :-)

Hallo,
spontan wäre meine Antwort:
mit 4 Komparatoren kannst Du 4 Spannungsschwellen überwachen. Die 4 Komparatoren liegen dazu z.B. einerseits mit (-) an einem Spannungsteiler bestehend aus mindestens 4 (gleichen) Widerständen in Reihe. Der Teiler liegt an der Referenzspannung. Die (+) Eingänge liegen an der Messspannung (die Polaritäten sind der Situation entsprechend zuzuordnen, ebenso das Bezugspotenzial (das war ja angegeben)).
Mit 4 Schaltschwellen kannst Du einen 2-Bit Wandler aufbauen. Es wäre also noch eine Logik erforderlich, um letztlich 2 Wandlerausgänge aus den 4 Komparatorausgängen zu bekommen.
Das geht aber aus der Aufgabe nicht so klar hervor - da könnten Unterrichts-/Vorlesungsunterlagen hilfreich sein.
Grüße
Hartwig