Vergleich von Digital-Analog-Wandlern
Die folgenden Digital-Analog-Wandler werden verglichen.
Die drei Digital-Analog-Wandler wurden zum Vergleich auf einem Steckboard aufgebaut.
- Der DIL-Schalter und die Widerstände gegen Masse werden für alle drei Schaltungen gemeinsam verwendet.
- Der Taktgenerator mit dem Timer-555 wird für den Puls-Weiten-DAC und den Delta-Sigma-DAC verwendet.
Oben links befindet sich der Taktgenerator mit dem Timer-555. Für den Kondensator C1 wurden zwei Kondensatoren parallel geschaltet, damit die Periode des Puls-Weiten-DAC 16 * 200µs beträgt.
Oben in der Mitte befindet sich der Puls-Weiten-DAC und oben rechts der Delta-Sigma-DAC. Der R-2 R-DAC befindet sich unten rechts.
Unten in der Mitte liegt der DIL-Schalter für den Digitalwert. Links daneben liegen die RC-Glieder für die Glättung der Impulse vom Puls-Weiten-DAC und Delta-Sigma-DAC.
Die folgende Tabelle zeigt die gemessenen Werte der Wandler. Dabei sind:
| N | Soll | R-2 R-DAC | PW-DAC | Δ-Σ-DAC |
| 0 | 0.000 V | 0.000 V | 0.000 V | 0.000 V |
| 1 | 0.312 V | 0.311 V | 0.312 V | 0.312 V |
| 2 | 0.624 V | 0.620 V | 0.624 V | 0.624 V |
| 3 | 0.937 V | 0.932 V | 0.935 V | 0.936 V |
| 4 | 1.249 V | 1.247 V | 1.247 V | 1.247 V |
| 5 | 1.561 V | 1.559 V | 1.557 V | 1.559 V |
| 6 | 1.873 V | 1.868 V | 1.871 V | 1.871 V |
| 7 | 2.185 V | 2.181 V | 2.184 V | 2.183 V |
| 8 | 2.497 V | 2.498 V | 2.495 V | 2.496 V |
| 9 | 2.810 V | 2.804 V | 2.807 V | 2.808 V |
| 10 | 3.122 V | 3.111 V | 3.119 V | 3.119 V |
| 11 | 3.434 V | 3.438 V | 3.431 V | 3.431 V |
| 12 | 3.746 V | 3.739 V | 3.743 V | 3.742 V |
| 13 | 4.058 V | 4.043 V | 4.053 V | 4.052 V |
| 14 | 4.370 V | 4.350 V | 4.364 V | 4.363 V |
| 15 | 4.683 V | 4.658 V | 4.677 V | 4.675 V |
Alle drei Wandler erzeugen eine analoge Spannung, die nur geringfügig von der erwarteten Spannung abweicht.
In der Tabelle sind die Spannungen mit drei Nachkommastellen angegeben, um die Unterschiede erkennen zu können.
Die Werte des Puls-Weiten-DACs und des Delta-Sigma-DACs hängen im Prinzip nicht von den analogen Bauelementen ab. Der Widerstand von 10 kΩ des RC-Gliedes verfälscht die Messungen nur geringfügig, wenn mit einem Digital-Voltmeter gemessen wird, das einen Eingangswiderstand von 10 MΩ hat.
Bemerkenswert sind die Werte des R-2 R-Wandlers, der mit Widerständen von 22 kΩ und einer Toleranz von 1 % aufgebaut ist.
Vergleich Puls-Weiten-DAC und Delta-Sigma-DAC
Bild 2 zeigt das Oszillogramm des Ausgangs eines Puls-Weiten-DACs (gelb) und eines Delta-Sigma-DACs (blau).
Die Periode des Puls-Weiten-DACs beträgt 16 * 200µs. Für den Digitalwert 3 wird ein Impuls mit 3 * 200µs ausgegeben. Der Delta-Sigma-DAC gibt während einer Periode 3 Impulse mit je 200µs aus.
Es ist gut zu erkennen, dass beim Delta-Sigma-DAC die Impulse über die Periode verteilt sind, während der Puls-Weiten-DAC nur einen Impuls ausgibt.
- Die Impulse der beiden Wandler sind um eine halbe Taktperiode verschoben, da der Puls-Weiten-DAC mit der fallenden und der Delta-Sigma-DAC mit der steigenden Flanke des Takts angesteuert wird.
Bild 3 zeigt, dass ein Delta-Sigma-DAC nicht in allen Fällen mehr Impulse pro Periode ausgibt als ein Puls-Weiten-DAC. Wenn der Digitalwert 15 ist, geben beide Wandler nur einen Impuls pro Periode aus. Das Gleiche gilt für den Digitalwert 1.