Schaltungstechnik

8.2 Digital/Analog Wandlung 551
Das grundlegende Schaltungsprinzip zur D/A-Umsetzung ist in Bild 8.2-3 dargestellt.
Über eine Referenzspannung U Ref wird an gestuften Widerständen je ein
gewichteter Strom eingeprägt, wenn das entsprechende binäre Signal "1" ist. Die
Ströme addieren sich am Summenpunkt des Linearverstärkers. Über den Rückkopplungswiderstand
des Verstärkers entsteht schließlich eine dazu proportionale
Ausgangsspannung U 2 . Bei genügend großer Verstärkung ist die Eingangsspannung
des Verstärkers vernachlässigbar. Für die Genauigkeit entscheidend sind
Widerstände mit entsprechend geringer Toleranz. Ein weiteres Problem stellt sich
durch eine mögliche Offsetspannung des Verstärkers, die eine Verschiebung der
Ausgangsspannung verursacht.
U Ref
D3D2D1D0
+
1k 2k 4k 8k
I D3 I D2 I D1 I D0
Bild 8.2-3: Prinzip der D/A-Umsetzung mit gestuften Stromquellen
Die Schalter des Ausführungsbeispiels in Bild 8.2-3 lassen sich durch MOS-
Schalter realisieren. In Bild 8.2-4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Das in
folgendem Experiment näher untersucht werden soll.
Experiment 8.2-2: CMOS_D/A-Wandler
Für die Ausgangsspannung erhält man im Beispiel:
U2 URef D3 2 0
D2 2 1 –
D1 2 2 –
D0 2 3 –
=
+ + + ;
wobei D3, D2, D1 und D0 den Wert "0" oder "1" annehmen. Das Ergebnis zeigt
Bild 8.2-5. Ein Problem stellt sich bei zeitversetzten Umschaltvorgängen, wenn der
eine Schalter schon schaltet und andere Schalter noch nicht abgeschaltet haben.
Dadurch können Störimpulse (Glitches) am Ausgang entstehen. Ein Kondensator
mit leicht integrierender Wirkung im Rückkopplungspfad des Verstärkers vermindert
die Auswirkung möglicher Störimpulse.
I
R GK
+
=
LV1
1k
U 2
(8.2-2)