AD-Wandler (A/D)

AD-Wandler, englisch: Analog to Digital Converter (ADC oder A/D) sind elektronische Schaltungen zur Digitalisierung von analogen Signalen. Sie arbeiten nach unterschiedlichen Wandlungsverfahren, bei denen ein kontinuierliches Analogsignal in der Amplitude und der Zeit quantisiert wird.

AD-Wandler unterscheiden sich in der Art der Quantisierung, Wandlungsgeschwindigkeit, Codierung und Auflösung, mit der sie analoge Signale digital nachbilden. Des Weiteren in der Wandlerlinearität, dem Nullpunkt- oder Offsetfehler und der Quantisierungsfehler sowie im Signal-Rausch-Verhältnis ( SNR) und Dynamikbereich.

Einordnung der verschiedenen AD-Wandlerverfahren

Einordnung der verschiedenen AD-Wandlerverfahren

Da es sich bei den zu digitalisierenden Analogsignalen in aller Regel um sich ändernde Signale handelt, ist dem eigentlichen DA-Wandler ein Abtast- und Halteglied (S/H) vorgeschaltet. Die in der Abtast- und Halteschaltung (S/H) zwischengespeicherte Spannung wird anschließend im D/A-Wandler quantifiziert und in mittels Dualsystem codiert.

Die verschiedenen AD-Wandlerverfahren

Bekannte AD-Verfahren sind das SAR-Verfahren mit der sukzessiven Approximation, die Parallelumsetzung mittels Flash-Wandler, das Zählverfahren, der Pipeline-Wandler, das Slope-Verfahren und Dual-Slope-Verfahren und der Sigma-Delta-Wandler, auch bekannt als 1-Bit-Wandler.

Einordnung von A/D-Wandlern nach der Abtastrate und der Auflösung

Einordnung von A/D-Wandlern nach der Abtastrate und der Auflösung

Hochgeschwindigkeits-Wandler erreichen Abtastraten von über 1 GS/s (Gigasample pro Sekunde) bei einer Auflösung von 10 Bit. Bei höherer Auflösung von 12 Bit und 14 Bit sinken die Abtastraten auf 5 MS/s bis 1 MS/s. Dem gegenüber erreichen hochauflösende A/D-Wandler Auflösungen von 24 Bit.

Weitere Parameter von AD-Wandlern sind die Leistungsaufnahme, die differenzielle Nichtlinearität ( DNL), die integrale Nichtlinearität ( INL), die Signal to Noise And Distortion ( SINAD), der das Rauschen und die Verzerrungen umfasst, die Effective Number of Bits ( ENOB) und der Störspannungsabstand (S/N), der 80 dB und höher sein kann.

16-Bit-A/D-Wandler ADS1115 im QFN-Package von Texas Instruments

16-Bit-A/D-Wandler ADS1115 im QFN-Package von Texas Instruments

Die Leistungsaufnahme ist technologieabhängig und liegt bei Verwendung der CMOS-Technologie bei 1 mW bis 2 mW. Hinsichtlich der Nichtlinearitäten werden unter Einbeziehung der integralen Nichtlinearität und der differenziellen Nichtlinearität Werte von +/- 1 Least Significant Bit ( LSB) erreicht. Das bedeutet, dass der kleinste Bitwert um eine Stelle schwanken kann. Neben dem beschriebenen Wandlungsprinzip, bei dem eine Spannung digitalisiert wird, gibt es mit dem Zeit-Digital-Wandler ( TDC) noch ein weiteres Basisprinzip bei dem die Zeitdifferenz digitalisiert wird.

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Informationen zum Artikel
Deutsch: AD-Wandler - A/D
Englisch: analog digital converter - ADC
Veröffentlicht: 27.01.2022
Wörter: 350
Tags: Analogschaltungen
Links: administrative domain (AD), Analog, Digital, Digitalisierung, Amplitude
Übersetzung: EN
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