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INHALTE

Interfacetechnik

Hier können sie sich einen Überblick über den Inhalt der Vorlesung Interfacetechnik oder einen kompletten Download des zugehörigen Scripts von Dr. Hirt als PDF-Datei verschaffen.

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Inhalt

Teil 1: Digital-Analog-Umsetzer

1.    Grundlagen der DA-Umsetzung
1.1    Grundschaltungen zur DA-Umsetzung
1.1.1    DA-Umsetzer mit Spannungsteiler
1.1.2    DA-Umsetzer mit Stromsummation
1.2    Parameter von DA-Umsetzern
1.2.1    Übertragungsfunktion und-kennlinie
1.2.2    Genauigkeit
1.2.3    Verstärkungsfehler
1.2.4    Offsetfehler   
1.2.5    Auflösung
1.2.6    Monotonie
1.2.7    Nichtliniarität
1.2.8    Differentielle Nichliniarität
1.2.9    Bipolarer Betrieb von DA-Umsetzern
1.2.10    Einschwingzeit
1.3    Klassifizierung von DA-Wandlerverfahren
1.3.1    Überblick
1.3.2    Direkte DA-Umsetzung
1.3.2.1    Parallel-DA-Umsetzung
1.3.2.2    Serielle DA-Umsetzung
1.3.2.3    Serien-Parallel-DA-Umsetzung
1.3.2.4    Parallel-Serien-Wandlung (Segmentierverfahren)
1.3.3    Indirekte DA-Umsetzung

2.    DA-Umsetzer
2.1    Parallele DA-Umsetzer
2.1.1    Widerstands-Netzwerke mit binärgestuften Widerständen
2.1.2    Netzwerke mit binärgestuften Stromquellen
2.1.3    R-2R-Netzwerke
2.1.4    Allgemeine ohmsche Kettenleiter
2.1.5    Ausgangsschaltungen paralleler DA-Umsetzer
2.1.6    Anwenderschaltung
2.2    DAU nach dem Segmentierverfahren
2.2.1    Ziel und Bedeutung der Segmentiertechnik
2.2.2    Stromsegmentierverfahren
2.2.3    MSB-Segmentierung mit Einzelwiderständen
2.2.4    Spannungs-Segmentierverfahren
2.3    Serielle DA-Umsetzer
2.3.1    Shannon-Dekoder als DAU
2.3.2    DAU mit SC-Netzwerken
2.4    Indirekte DA-Umsetzer
2.4.1    DAU nach dem Zählverfahren
2.4.2    Indirekte DAU durch Überabtatstung
2.4.3    Erhöhung der Auflösung bei DAU durch Abschneidefehler-Rückkopplung
2.5    Gleitkomma-DA-Umsetzer

3.    Mikroprozessorkompatibilität von DA-Umsetzern

4.    Anwendungen von DA-Umsetzern
4.1    Programmierbare Verstärker
4.2    Signal- und Funktionsgeneratoren mit DA-Umsetzern
4.2.1    Funktionsgenerator mit verschiedenen Aussgangssignalen
4.2.2    Sinus-Funktionsgenerator mit DA-Umsetzer
4.2.3    Funktionsgeneratoren mit Interpolationsverfahren
4.2.4    Signalgeneratoren mit zeitlinearer Ausgangsspannung


Teil 2: Analog-Digital-Umsetzer

1.    Einführung
2.    Klassifizierung der AD-Wandlerverfahren
2.1    Die Parallelmethode
2.2    Die Zählmethode
2.3    Die Iterationsmethode
2.4    Erweiterte Zählmethode
2.5    Parallel-Serien-Wandlung
2.6    Vergleich der AD-Umsetzungsverfahren

3.    Parameter von Umsetzern
3.1    Quantisierungsfehler
3.2    Genauigkeit und Auflösung
3.3    Verstärkungs- und Offsetfehler
3.4    Nichtliniarität und differentielle Nichtliniarität
3.5    Monotonie
3.6    Dynamische Kennwerte von AD-Umsetzern
3.6.1    Umsetzzeit und Umsetzrate
3.6.2    Amplitudenfehler
3.6.3    Zur Störunterdrückung bei integrierenden ADU
3.6.3.1    Unterdrückung pulsförmiger Störsignale
3.6.3.2    Unterdrückung periodischer Störsignale
3.6.4    Signal-/Rausch-Verhältnis
3.7    Überabtastung und Quantisierungsrauschen bei AD-Umsetzung
3.7.1    Signal-Rausch-Verhältnis
3.7.2    Dynamikbereich DR
3.7.3    Effektive Auflösung
3.8    Erhöhung der Auflösung eines AD-Umsetzers durch digitale Nachverarbeitung

4.    Parallel und Stufenwandler
4.1    Parallelwandler
4.2    Mehrstufen-Wandler
4.2.1    Prinzipschaltung
4.2.2    Digitale Fehlerkorrektur in Mehrstufen-Wandlern
4.2.3    Schnelle Verstärker für Mehrstufen-Wandler
4.3    Stufen-Wandler
4.3.1    Schaltungsprinzip
4.3.2    Industrielle Beispiele

5.    ADU nach dem Zählverfahren
5.1    ADU nach dem Kompensationsverfahren
5.2    Sägezahn-ADU
5.2.1    Einflanken-AD-Umsetzer
5.2.2    Zweiflanken-AD-Umsetzer
5.2.3    Mehrflanken-AD-Umsetzer
5.2.3.1    Automatischer Nullpunkt-Abgleich
5.2.3.2    Quad-Slope-AD-Umsetzer
5.2.4    ADU mit Ladungsmengenkompensation   
5.2.4.1    Wandlerprinzip und Umsetzergleichung
5.2.4.2    Taktsynchrone Pulsmodulatoren
5.2.4.3    Charge-Balancing-ADU
5.2.5    Spezielle Ausführung von Sägezahn-ADU
5.2.5.1    Mehrflankenverfahren PREMA
5.2.5.2    ADU mit Mehrfach-Pulsdauermodulation
5.2.5.3    Rampenverfahren mit verkürzter Umsetzzeit
5.3    Sigma-Delta-AD-Umsetzer
5.3.1    Überblick
5.3.2    Grundschaltung eines Sigma-Delta-AD-Wandlers
5.3.3    Beschreibung im Zeitbereich
5.3.3.1    Modellierung mit Differenzengleichungen
5.3.3.2    Digitale Nachverarbeitung, Mittelwertbildung
5.3.3.3    Abschätzung des Quantisierungsfehlers
5.3.4    Analyse im Frequenzbereich
5.3.5    Überabtastung
5.3.6    Digitale Filterung und Decimation
5.3.7    Rauschformung und Modulatoren höherer Ordnung

6.    Abtast-und Halte-Schaltungen
6.1    Allgemeine Grundlagen
6.2    Anforderungen an die Funktionselemente einer S&H-Schaltung
6.3    Kennwerte einer Abtast- und Halte-Schaltung
6.3.1    Erfassungszeit
6.3.2    Öffnungszeit (Aperture time)
6.3.3    Driftrate
6.3.4    S/H-Offset
6.3.5    Übersprechen
6.3.6    Statische Kennwerte
6.4    Anwendungsbeispiel

7.    Schaltkreise zur AD-Umsetzung (Tabellen)

Literatur

Übungsaufgaben