Steigungsfehler(Verstärkungsfehler) Des A/D-Wandlers; Differentielle Nichtlinearität Des A/D-Wandlers; Linearitätsfehler (Integrale Nichtlinearität) Des A/D-Wandlers; Wandelverfahren - Hameg HM8112-3 Handbuch

Z
(Ue) e
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
0110
0101
0100
0011
0010
0001
Ue
Abb. 1: A/D-Wandler Offsetfehler
Z
(Ue) e
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
(linear)
0110
0101
0100
0011
0010
Nichtlinearität
des A/D-Wandlers
0001
Abb. 3: A/D-Wandler differentielle Nichtlinearität
Steigungsfehler (Verstärkungsfehler)
des A/D-Wandlers
Der Eingangsverstärker ändert mit der Temperatur sein Ver-
stärkungsverhalten oder der Verstärkungsabgleich wurde
nicht gewissenhaft durchgeführt. Somit weicht die Steigung
der Funktion vom idealen Wert ab (Abb. 2).
Differentielle Nichtlinearität des A/D-Wandlers
Die Quantisierungsschritte eines A/D-Wandlers sind nicht alle
gleich groß und weichen von dem idealen theoretischen Wert
ab. Die differentielle Nichtlinearität gibt an, um wie viel sich
jeder wirkliche (IST) Spannungsintervall, bei der Umsetzung der
analogen Spannung Ue, von dem idealen Spannungs-intervall
(SOLL) ΔUe unterscheidet (Abb. 3).
Differentieller Linearitätsfehler = k x ΔUe;
k= Faktor beschreibt Verhältnis ΔUe (IST) zu ΔUe (SOLL)
Funktion des A/D-Wandlers
durch Offsetfehler verschoben
U
e
IST von
Intervall U
e
bei 0110
SOLL von Intervall U bei 0110
e
Ue
U
e
M e s s g r u n d l a g e n
Z
(Ue) e
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
0110
0101
0100
0011
0010
0001
Abb. 2: A/D-Wandler Verstärkungsfehler
Z
(Ue) e
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
0110
(linear)
0101
0100
0011
0010
0001
Abb. 4: A/D-Wandler integrale Nichtlinearität
Linearitätsfehler (Integrale Nichtlinearität) des
A/D-Wandlers
Aufgrund der einzelnen differentiellen Linearitätsfehler und
deren Summierung ergibt sich ein maximaler Fehler zwischen
der idealen Umsetzungsfunktion und der wirklichen Um-set-
zungsfunktion. Der Linearitätsfehler gibt den größten Wert des
Abstandes zwischen den beiden Funktionen an (Abb. 4).

Wandelverfahren

Nachfolgend werden das Single Slope, Dual Slope und das Multi
Slope Verfahren beschrieben. Diese Sägezahn A/D-Umsetzer
beruhen auf einem gemeinsamen Prinzip. Die Umsetzung der
Eingangsspannung in eine dazu proportionale Zeit.
Funktion des A/D-Wandlers
durch Verstärkungsfehler
in der Steigung beeinflusst
U
e
Nichtlinearität
des A/D-Wandlers
Max. Abweichung der nichtlinearen
Steigungskurve des A/D-Wandlers
von der idealen linearen Funktion
Ue
U
e
11
Änderungen vorbehalten