31.10.2010 ZHaW, SoE, Messtechnik, Spma 1/8

Analog-Digital UmsetzerNI USB 6009 Blockschaltbild

31.10.2010 ZHaW, SoE, Messtechnik, Spma 2/8

Analog-Digital UmsetzerAnalog-to-digital converter (ADC)

Die Digitalisierung eines kontinuierlichen (analogen) Signals

erfolgt prinzipiell in zwei Schritten:

• Abtastung (sample and hold)

• Quantisierung (Wertdiskretisierung)

analog:zeit- und wert-kontinuierlich

wertkontinuierlichzeitdiskret

digital:wert- und zeitdiskret

AbtastungQuanti-sierung

31.10.2010 ZHaW, SoE, Messtechnik, Spma 3/8

Analog-Digital UmsetzerNI USB 6009 ADC-Kanal

31.10.2010 ZHaW, SoE, Messtechnik, Spma 4/8

Analog-Digital UmsetzerBockschaltbild-Symbol

31.10.2010 ZHaW, SoE, Messtechnik, Spma 5/8

Analog-Digital UmsetzerAbtastvorgang (sampling)

• Das analoge zeitkontinuierliche Signal wird (meistens) in regelmässigen Zeitabständen TS: Abtastintervall (sampling interval) abgetastet.

• Der reziproke Wert fS = 1/ TS des Abtastintervalls heisst Abtastfrequenz (sampling rate).

• Die Abtastfrequenz darf gemäss dem Abtast-theorem nicht beliebig tief gewählt werden:

fS > 2  maximale im Signal enthaltene Frequenz

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Analog-Digital UmsetzerAuflösung: Signal ohne Vorzeichen

• Anzahl Stufen: 2n

Bsp:

8 Bit ––> 256

12 Bit ––> 4096• LSB: Bereich/Anz. St.

Bsp: 0 bis 10 V, 8 Bit

––> 39.0625 mV

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Analog-Digital UmsetzerAuflösung: Signal mit Vorzeichen

• Problem bei einer geraden Anzahl Stufen:

Darstellung von Null

ergibt Asymmetrie• Bermerkung:

Codierung der negativen Zahlen als Zweierkomplement

01101000100011 111010110001-1-0.50.5LSB

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Analog-Digital UmsetzerBeispiele

• Audio CD– Abtastrate: 44,1 kHz– Auflösung: 16 Bit

• Tektronix KO TDS1000B– Abtastrate: bis 1 GHz– Auflösung (vertikal): 8 Bit

bei Empfindlichkeit von 2 mV/div bis 5 V/div