AD/DA-Umsetzung

Zusammenfassung

Die Umsetzung einer zeitkontinuierlichen und wertekontinuierlichen Funktion x(t) (Spannung, Strom) in eine zeitdiskrete und wertediskrete Folge von Zahlen x(n) wird als Analog-Digital-Umsetzung (AD-Umsetzung) bezeichnet, der umgekehrte Vorgang als Digital-Analog-Umsetzung (DA-Umsetzung). Diese Vorgänge unterscheiden sich von den üblicherweise mit Wandlung bezeichneten Verfahren, in denen physikalische Größen wie Strom und Spannung in die jeweilige andere Größe gewandelt werden. Die Abtastung einer zeit- und wertekontinuierlichen Funktion x(t) ist durch das Shannonsche Abtasttheorem für Zeitsignale beschrieben, welches besagt, daß man ein Zeit signal der Signalbandbreite f _B mit der Abtastfrequenz (Abtastrate) f _A > 2f _B abtasten muß, ohne den Informationsgehalt des Signals zu verändern. Die Rekonstruktion des wertekontinuierlichen Zeitsignals aus dem wertediskreten Zeitsignal kann dann durch Tiefpaßfilterung mit einem Filter der Bandbreite f _B erfolgen. Neben der Zeitdiskretisierung tritt der nichtlineare Vorgang der Wertediskretisierung (Quantisierung) der abgetasteten Zeitfunktion auf. Im ersten Abschnitt werden die grundlegenden Konzepte der Nyquist-Abtastung, überabtastender Verfahren und der Delta-Sigma Verfahren diskutiert. Im zweiten und dritten Abschnitt werden die schaltungstechnischen Prinzipien für AD-Umsetzer und DA-Umsetzer behandelt.