Frage von furzi9999, 53

Frage zu Stromschaltung(Digital->Analog Wandler)?

Hallo,

ich studiere Informatik und bin in Physik eine absolute niete. Habe schon mehrmals gegoogelt aber finde keine konkrete Antwort auf mein Problem.

Im Anhang ist eine Schaltung(gefragt ist nach Vout). Was ist der Ansatz diese zu lösen? Kann ich die Widerstände noch weiter zusammenfassen? Muss es eine Formel geben? Kleine Denkansätze wären hilfreich

Danke jetzt schon, MfG

Antwort
von atoemlein, 11

Das ist ein Digital-Analog-Wandler.

Elektrisch bildet die gemeinsame Leitung aller Widerstände einen Stromknoten, wo sich die drei Ströme aus den drei linken Widerständen addieren und durch den unteren abfliessen.

Durch die Abstufung der linken Widerstände in 1, 1/2, 1/4 erzeugt man die Wertigkeiten der einzelnen Bits, z.B. 1, 2, 4, (8, 16,...).
Diese Wertigkeiten werden ja bei der A-D-Wandlung addiert.

Am Beispiel ist SEHR schlecht, dass der untere Widerstand nicht viel kleiner ist als die andern R. Und dass beim nicht belegten Eingang R/2 Masse sein soll!
Wenn das Beispiel wirklich so aufgestellt wurde, dann hat dessen Autor es wohl selber nicht verstanden...

Nehmen wir deshalb mal an, R unten sei nur 1 Ohm und vernachlässigbar. Der R links aber 10kOhm. An den drei Eingängen liegen die drei Bits 1-0-1 an. Dezimal also eine 5.
Bit = 1 = 10V
Bit = 0 = 0V (keine Spannung)

 Beispiel:

  • An R und R/4 sind offenbar 10V, R/2 ist frei (ohne Spannung)?
  • Nach Ohm'schem Gesetz ist der Strom durch R:  10V/10kOhm = 1mA (wenn R=1 Ohm unten vernachlässigt werden kann)
  • Durch R/2 wäre der Strom 10V/5kOhm= 2mA, aber da ist ja nichts, also 0mA. Der Eingang darf aber auch nicht an Masse sein, so wie gezeichnet!! In der Praxis ist er frei, offen, high impedance.
  • Durch R/4 ist der Strom 10V / 2,5kOhm = 4mA
  • Im Knoten zählt sich jeder Strom von links zusammen: 1+0+4mA=5mA
  • Diese 5mA fliessen über R=1Ohm unten ab.
  • An diesem unteren Widerstand entsteht der als Vout messbare Spannungsabfall von 5mV, der genau dem Analogwert 5 entspricht, den die 3 Bits darstellen sollen.


Wie gesagt, das stimmt nicht, wenn R unten = R oben ist! Eine solcher D-A-Wandler ist nicht linear und deshalb nicht brauchbar!

Antwort
von atoemlein, 4

Also Furzi.
Die Erkärung von Wechselfreund stimmt auch!

Ich habs mit ein paar Beispielen durchgerechnet:
Vout ist immer soviele Achtel der Eingangsspannung von 10V, wie sie dem anliegenden Binärwert entspricht.
In deinem Beispiel also:
das binäre 101 sollte die dezimale 5 repräsentieren.

Nimm als R z.B. 40 Ohm.

An Masse sind 40 Ohm parallel mit 20 Ohm, gibt 13,33.. Ohm.
Von 10V kommen 40 Ohm parallel mit 10 Ohm, gibt 8 Ohm.

Die Ausgangsspannung ist der Spannungsteiler aus 8 + 13,3 Ohm.

Vout= 10V * 13.33.. / (13.33.. +8) = 5V

Und so geht es mit jedem Binärwert.
Somit ist das auch eine plausible und richtige Erklärung, aber meine erste Erklärung ist vielleicht etwas intuitiver nachvollziehbar.

Antwort
von Wechselfreund, 25

Die zwei Widerstände an 10 V sind praktisch eine Parallelschaltung, ebenso die zwei an Erde. Widerstand einer Parallelschaltung ist Kehrwert der Summe der Kehrwerte der beiden Widerstände. Ich kriege damit R/3 und R/5 raus. In der Mitte dazwischen liegt Vout. Die Spannungsabfälle verhalten sich wie die Widerstände (also 3 zu 5). Zwischen erde und Vout ist also 3/8 mal 10 V Spannungsabfall.

Kommentar von Wechselfreund ,

Verhältnis 5 zu 3, also 5/8 mal 10!

Kommentar von atoemlein ,

Vergiss es, das Beispiel ist sicher nicht so gemeint, völliger Schrott.

Kommentar von atoemlein ,

sorry Wechselfreund, du hast auch recht mit deiner Begründung. wenn auch etwas rudimentär. Und du hast ja korrigiert auf 5/8 von 10V, also die dezimale 5, die mit dem Binärwert 101 dargestellt werden soll.

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