Schaltungstechnik

560 8 Analog/Digitale Schnittstelle
mit der Ausgangsspannung des D/A-Umsetzers. Beim Start der Wandlungsphase
wird das Iterationsregister rückgesetzt. Anschließend setzt die Steuerlogik das
höchstwertige Bit (MSB) des Iterationsregisters. Der D/A-Wandler erzeugt eine
dem höchstwertigen Bit entsprechende Ausgangsspannung. Der Komparator vergleicht
die Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung des D/A-Wandlers
(größtes Gewicht). Ist die Eingangsspannung größer als die Ausgangsspannung des
Komparators, so bleibt das MSB-Bit gesetzt. Als nächstes setzt die Steuerlogik das
nächstniedrige Bit des Iterationsregisters (nächstniedriges Gewicht). Der D/A-
Wandler erzeugt eine entsprechend größere Ausgangsspannung. Ist die Eingangsspannung
wiederum größer als der Vergleichswert, so bleibt das Bit gesetzt. Wäre
die Eingangsspannung kleiner, so würde das Bit zurückgesetzt. Damit ist das
zweithöchste Bit „gewogen“. In gleicher Weise wird mit den nächstfolgenden Bits
bis zum niedrigstwertigen Bit (LSB) verfahren. Am Ende des Wandlungsprozesses
steht im Iterationsregister eine digitale Zahl Z, die nach der Umsetzung durch den
D/A-Wandler bis auf den Quantisierungsfehler der Eingangsspannung entspricht.
U 1
UD SH-
Verstärker
Komparator
+
D/A-Wandler
Iterations-
Register
Referenz
Ausgaberegister
Bild 8.4-5: Schaltungsprinzip für das Iterationsverfahren zur A/D-Umsetzung
Eine konkrete schaltungstechnische Ausführung für das Iterationsverfahren mit
einem 4-Bit-D/A-Wandler und einem 4-Bit Iterationsregister zeigt Bild 8.4-6. Die
im Beispiel nicht praktisch ausgeführte Steuerlogik erzeugt die Steuersignale X0,
X1, X2, X3, X4 für das Wägeverfahren. Im folgenden Experiment kann der Anwender
das Iterationsverfahren selbst ausführen.
Experiment 8.4-1: 4-Bit-A/D-Wandler nach dem Iterationsverfahren
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Takt
Im Beispiel beträgt die zu wandelnde Eingangsspannung U 1 = 3,3V. Der D/A-
Wandler ist so eingestellt, dass seine Gewichte beim MSB-Bit 2V, dann 1V, 0,5V
und schließlich beim LSB-Bit 0,25V betragen. Das digitale Wort nach dem Wandlungsprozess
beträgt somit "1101". Das entspricht einer Spannung von 3,25V. Das
Simulationsergebnis des Beispiels ist in Bild 8.4-7 dargestellt.