Digital-Analog

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                                                                                             Wels, am 2015-05-10

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DIN A4  ausdrucken
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8bit Digital-Analog-Umwandlung

8-pin Widerstandsleiter (Funktionsgenerator)
Mit einem Widerstands-Netzwerk lässt sich eine Digital-Analog-Wandlung vornehmen.
Es wird auch als R2R-Netzwerk bezeichnet weil einige Widerstände mit einem bestimmten Wert R und die restlichen Widerstände mit dem doppelten Wert — also 2R - benutzt werden.
Also z.B. mit R=10k und 2R = 20k:


Es ginge auch mit Widerständen 51k und 100k
oder
100k für 2R und Parallelschaltung von 2 Stück 100k = 50k für R.

Es sollten Metallfilmwiderstände mit höherer Präzision 1% bzw. 2% benutzt werden.
Werden die Eingänge Bit 0 (LSB) bis Bit 7 (MSB) digital beschaltet so ergibt sich am Ausgang (Out) eine Analoge Spannung von etwa 0 bis 5 Volt..
Bei 8 Eingangsbits lassen sich 2hoch8 = 256 Stufen darstellen.
Bei einer Betriebsspannung von 5 Volt ergibt sich 5V / 256 = 0,02V = 20mV je Stufe.
Durch weitere Widerstände könnte man die Abstufung verfeinern.
Werden weniger Abstufungen benötigt dann kann man weniger Widerstände benutzen.
Für eine bessere Belastbarkeit des Analogausgangs wird ein Operationsverstärker als Impedanzwandler (Spannungsfolger) nachgeschaltet.

Als Operationsverstärker sind z.B. ein LM358 oder ein TLC272 geeignet.
LM324 oder uA741 sind weniger geeignet.
Bei der Auswahl des Operationsverstärkers sind die genauen Anforderungen zu berücksichtigen weil
z.B. viele Operationsverstärkerschaltungen eine positive und eine negative Spannung benutzen und weil man normalerweise mit Operationsverstärkern nicht ganz an die höchste bzw. niedrigste Spannung herankommt.
(Stichworte: 'Single Power Supply' und 'Rail-to-Rail)

Vorteile der Digital-Analog-Wandlung mit Widerstandsleiter:

Die Werte der Pins ergeben sofort die Spannung. Alle Frequenzen sofort möglich.
Die Genauigkeit ist durch die Anzahl der Stufen bestimmbar.
Programmtechnisch direkter zu verstehen. Kein Timer benötigt.
Keine Berechnung externer Komponenten nötig.

Nachteile:

Viele Digital pins werden benötigt.
Viele externe Widerstände nötig.
Die Genauigkeit hängt stark von Widerstandsgenauigkeit ab.






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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:schaltungen@schaltungen.at
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