Puls-Weiten-Digital-Analog-Wandler
Ein Puls-Weiten-DAC erzeugt pro Periode einen Impuls, dessen Dauer (Weite) dem Digitalwert entspricht. In einer nachfolgenden Analogschaltung wird der Mittelwert der Spannungen der Impulsfolge gebildet. Dieser Mittelwert ist der Analogwert des zu wandelnden Digitalwertes.
1 = U
Eigentlich müssten wir die Referenzspannung Uref verwenden.
Der Einfachheit halber verwenden wir die Versorgungsspannung U als Referenz: Uref=U.
Die Schaltung des Puls-Weiten-DAC ist ziemlich einfach.
- Wir brauchen einen n-Bit-Zähler, der von 0 bis 2n zählt und immer durchläuft. Solange der Zähler unter dem zu wandelnden Digitalwert liegt, wird für eine 1 die Spannung U ausgegeben, danach 0V. Der n-Bit-Zähler läuft bis zum Ende durch und beginnt wieder bei 0.
Wir brauchen
- einen Zähler und
- einen digitalen Vergleicher, Komparator,
- Und natürlich einen Taktgeber.
- Zusätzlich ist eine Analogschaltung zur Mittelwertbildung (Glättung) der Impulse erforderlich.
Dieser Wandler generiert für jede Periode einen Impuls, dessen Breite dem gewandelten Binärwert entspricht. Wandler dieses Typs werden deshalb Pulsbreiten- oder Pulsweiten-Wandler genannt.
Die Genauigkeit des Pulsweiten-Wandlers ist abhängig von der maximalen Anzahl 2n der Impulse pro Periode, d.h. der Breite n des Zählers.
Die Analogschaltung zur Mittelwertbildung (Glättung) der Impulse ist hier ein einfaches RC-Glied.
4-Bit-Pulsweiten-DAC für eigene Versuche
Die Mittelwertbildung (Glättung) der Impulse erfolgt in einem RC-Glied (R7 und C2).
Mit dem DIL-Schalter wird ein Digitalwert eingestellt und am Ausgang die entsprechende Analogspannung erzeugt.
Die Periode von 16 Takten wird mit den unteren 4 Bits des Binärzähler 4040 bestimmt. Der 4-Bit-Komparator 74HC85 vergleicht den Zähler mit dem am DIL-Schalter eingestellten Wert.
Der Taktgenerator erzeugt eine Frequenz von 4,8kHz. Um die Impulsfolge am Ausgang des Komparators verfolgen zu können, kann z.B. der Kondensator C1 durch einen mit 10µF ersetzt werden.