Schaltungstechnik

8.2 Digital/Analog Wandlung 549
8.1.3 Entsprechungen zwischen Schematic- und VHDL-Beschreibung
Die für die Beschreibung von analogen und gemischt analog/digitalen Schaltkreisen
übliche Schematicdarstellung kann so auch durch die analoge Erweiterung von
VHDL ersetzt werden. Die symbolische Darstellung in einem Schaltplan fördert
das Verständnis für die Schaltungsanordnung. Bei einer systematischen Strukturierung
der textuellen Beschreibung mittels einer Hardwarebeschreibungssprache
wird ebenfalls das Verständnis gefördert. Die neutrale, standardisierte, textuelle
VHDL-Beschreibung hat den wesentlichen Vorteil der Austauschbarkeit und
Systemunabhängigkeit. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Analogien
zwischen der Schaltplanbeschreibung und der VHDL-Beschreibung aufgeführt.
Tabelle 8.1 - 2: Analogien zwischen der Schematicdarstellung und der VHDL-
Beschreibung einer Schaltkreisfunktion
Schematicdarstellung VHDL-Beschreibung
Entity mit Port-Deklaration Symbol
Entity mit Generic-Attributen Symbol mit Instanz-Attributen
Netz Signal
Instanziierung Component-Instantiation
8.2 Digital/Analog Wandlung
Ein D/A-Umsetzer weist digitale (binäre) Eingänge und einen analogen Ausgang
auf. Vorgestellt werden die wichtigsten Schaltungsprinzipien zur Digital/Analog-
Wandlung und deren Vor- und Nachteile. Die analoge Ausgangsspannung entspricht
in ihrem Wert dem binären Wert des am Eingang anliegenden digitalen
Wortes. Bild 8.2-1 zeigt am Eingang eine Analogspannung, die durch einen 8-Bit
A/D-Wandler in ein digitales Wort umgesetzt und durch einen 8-Bit D/A-Wandler
wieder in eine analoge Spannung zurückgeführt wird. Zur A/D-Wandlung werden
noch Steuersignale, sowie eine Referenzspannung benötigt. Im nachstehenden
Experiment ist das analoge Eingangssignal eine sinusförmige Spannung, die mit
einem 8-Bit Wandler in 256 Amplitudenstufen aufgelöst wird. In Bild 8.2-2 ist das
Ergebnis der A/D- und D/A-Wandlung der Sinusspannung dargestellt. Das Ausgangssignal
weist einen treppenförmigen Verlauf auf, das einen Quantisierungsfehler
enthält. Der Quantisierungsfehler wird um so kleiner, je höher die Auflösung
gewählt wird. Dem Experiment liegt eine, mit einem Makromodell beschriebene
idealisierte A/D- und D/A-Wandlung zugrunde. Im Weiteren geht es darum die
A/D- und D/A-Umsetzer durch konkrete Schaltungen zu realisieren.
Experiment 8.2-1: AD-DA_Wandlung mit 8-Bit Auflösung