Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik A/D-Wandlung


von poiu (Gast)


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Hi Leute,

ich hab mal wieder ein kleines Problemchen mit der Elektronik. Wie 
funktioniert das Zählerverfahren zur A/D-Wandlung? Der Artikel unter 
Wikipedia liefert mir nur verwässertes gebrabbel und meine Unterlagen 
liefern entweder dazu gar nix, oder ein recht komplexes Blockschaltbild 
das ich auch nicht verstehe.

Ich würde mich daher über eine Antwort von euch freuen, die mir den 
grundsätzlich Vorgang des Zählerverfahrens erklärt! Danke!

von Karl H. (kbuchegg)


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> Der Artikel unter Wikipedia liefert mir nur verwässertes gebrabbel

Echt?
Ich finde die Prinzipien eigentlich ganz gut erklärt.

Nehmen wir die erste Methode.
Da gibt es eine Sägezahnspannung. Also eine Spannung die in einem 
definierten Zeitintervall alle Werte von 0 bis zu einer Obergrenze 
durchläuft. Das Zeitintervall ist bekannt und in genau diesem 
Zeitintervall zählt ein Zähler alle Werte von 0 bis zur bitmässig 
höchsten gewünschten Auflösung durch. Er fängt genau in dem Moment mit 
Zählen an, in dem auch die Sägezahnspannung zu steigen beginnt.

Die Sägezahnspannung wird laufend mit der anliegenden Eingangsspannung 
analog verglichen und wenn die beiden gleich sind, schreit der 
Komperator 'halt'. Der Zähler wird angehalten und der Zählerstand im 
Zähler ist dann ein Mass für die Eingangsspannung.

von poiu (Gast)


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Hm, ok.

Gehen wir mal davon aus, ich will eine Eingangsspg. mit 10 Bits 
digitalisieren. Dann versteh ich das so, dass ein Zähler die Anzahl der 
Schritte zählt, die benötigt werden, um mit der kleinsten Spg., die das 
LSB repräsentiert, die zu digitalisierende Spg. zu wandeln?

Kann man das so formulieren?

von poiu (Gast)


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Bsp.:

Ich hab vom ADC einen max. Spg von 5,5V vorgegeben. 
Digitalisierungsbreite sind 10 Bits:
1
-----------------------------
2
| 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
3
-----------------------------
4
|    |    |    |    |    |    |    |    |    |    |
5
-----------------------------

5,5V / 10 Bits = 0,55V pro Bit. Das bedeutet nun, dass Bit 0 einer Spg. 
von 0,55V ... und Bit 9 einer Spg. von 5,5V entspricht.

Jetzt steht ja in Wikipedia, dass man die Schritte Zählen muss wie viele 
man braucht um mit dem LSB (also 0,55V) die zu digitalisierende Spg. 
erreicht.

0 + 0,55V = 0,55V + 0,55V = 1,10V + 0,55V = 1,65V + 0,55 = 2,20V + 0,55V 
= 2,75V + 0,55V = 3,30V + 0,55 = 3,85V

Das vorletzte Ergebnis ist ein bisschen kleiner als Ue und das letzte 
Ergebnis ist ein bisschen größer als Ue. Wie geht man da jetzt weiter 
vor? Muss ich nun Bit 0-6 oder Bit 0-7 auf High setzen?

von Karl H. (kbuchegg)


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poiu schrieb:
> Hm, ok.
>
> Gehen wir mal davon aus, ich will eine Eingangsspg. mit 10 Bits
> digitalisieren. Dann versteh ich das so, dass ein Zähler die Anzahl der
> Schritte zählt, die benötigt werden, um mit der kleinsten Spg., die das
> LSB repräsentiert, die zu digitalisierende Spg. zu wandeln?
>
> Kann man das so formulieren?

Ich bin mir nicht sicher, ob du das richtige meinst.
Im Grunde ist es sehr einfach.

Die Sägezahnspannung geht in, sagen wir mal, 1 Sekunde von 0 bis 5Volt. 
Gleichzeitig zählt der Zähler in dieser Sekunde von 0 bis 1023.
Schreit der Komeperator dann halt, wenn der Zähler bei 512 angelangt 
ist, dann geschieht das bei 0.5Sekunden oder, was gleichwertig ist: wenn 
die Sägezahnspannung mit der Eingangsspannung gleich ist. Die muss daher 
einen Wert von 2.5V gehabt haben, denn genau das ist ja der Wert, den 
die Sägezahnspannung nach 0.5Sekunden hat. Der Timer ist also im Grunde 
eigentlich nichts anderes als eine Stoppuhr.

Edit: nochmal deinen Vorschlag durchgelesen. Ja, ich denke das kann man 
so sagen.

von poiu (Gast)


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Oh, dann ist wohl meine Beispielrechnung falsch... Ich denke, ich merke 
mir dein Beispiel

von Karl H. (kbuchegg)


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Es ist im Grunde ganz einfach.

Wenn du weißt, dass deine Badewanne in 10 Minuten voll läuft und du 
weiters mit der Stoppuhr misst, dass der Badegast die Wanne nur 7 
Minuten lang gefüllt hat, dann ist die Wanne logischerweise nur zu 70% 
voll. In eine volle Wanne passen (Hausnummer) 200 Liter Wasser, also hat 
dein Badegast nur 0.7*200 gleich 140 Liter Wasser einlaufen lassen.

Da steckt wirklich nicht mehr dahinter.

von poiu (Gast)


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Ok, einwandfrei. Ich denke da anscheinend wirklich zu kompliziert. Ich 
werde das von dir erklärte jetzt einfach so hinnehmen! Danke!

von Route_66 (Gast)


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Hallo!
poiu schrieb
> 5,5V / 10 Bits = 0,55V pro Bit. Das bedeutet nun, dass Bit 0 einer Spg.
> von 0,55V ... und Bit 9 einer Spg. von 5,5V entspricht.

Das ist kompletter Murks!
5,5 V geteilt durch 10 Bit Auflösung ergibt niemals 0,55 V pro Bit.
Auch der zweite Satz ist Blödsinn. Bit 9 entspricht der halben, Bit 8 
der viertel Referenzspannung, usw.

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