Fenster Spannung Widerstand Volt Fensters Spannungen Komparator

Fensterkomparator

Von: , Frage gestellt am Do, 12. Okt 2000

Liebe Mitleser,

für einen A/D Wandler soll eine über einen Vorwärts/Rückwärts Zähler und D/A Wandler erzeugte Spannung mit einer analogen Eingangsspannung verglichen werden. Wenn der Wert innerhalb eines Fensters von U_in +/- 1/2 LSB genau ist, soll der Zähler angehalten werden und der entsprechende Dualwert ausgelesen werden.

Dazu muss ein Fensterkomparator verwendet werden, der allerdings ein im Vergleich zur Sättigung sehr kleines Spannungsfenster hat. Wie erzeuge ich dieses Fenster möglichst elegant? Ein Spannungsteiler von 1:1000 kann es ja wohl nicht sein ...

Warum wird in der Literatur zu A/D Wandlern immer davon ausgegangen, dass der Fensterkomparator als Black Box vorahnden ist? Ich soll ihn aus zwei Komparatoren selbst zusammenstöpseln.

Danke für Hilfe!

Gruss

Jens

7 Antworten zu dieser Frage

Antwort von nach 5 Stunden hilfreich

Re: Fensterkomparator

Hallo Jens für einen A/D Wandler soll eine über einen Vorwärts/Rückwärts
Zähler und D/A Wandler erzeugte Spannung mit einer analogen
Eingangsspannung verglichen werden. Wenn der Wert innerhalb
eines Fensters von U_in +/- 1/2 LSB genau ist, soll der Zähler
angehalten werden und der entsprechende Dualwert ausgelesen
werden.

Dazu muss ein Fensterkomparator verwendet werden, der
allerdings ein im Vergleich zur Sättigung sehr kleines
Spannungsfenster hat. Wie erzeuge ich dieses Fenster möglichst
elegant? Ein Spannungsteiler von 1:1000 kann es ja wohl nicht
sein ...
Was meinst du mit "Sättigung", oder verwechselst du das mit der Offset-Spannung ?
Insbesondere im Zusammenhang mit der Offset-Spannung des Komparators, ist es Wichtig zu wissen um welche Spannungs-Verhälnisse es sich hier dreht ? Also solche daten wie:
Eingangs-Spannungsbereich des Wandlers = Spannungsbereich des D/A-Wandlers.
Die Anzahl der Bits.
Mit diesen Angaben kann man dann auch Berechnen wie viel, in Volt, +/- 1/2 LSB genau ist.

Irgendwie finde ich es falsch dir jetzt einfach eine pfannenfertige Lösung anzubieten, vieleicht bin ich auch nur etwas sadistisch veranlagt, aber als kleinet Tipp:schau dir doch mal den LM339 an und die Application-Notets zu diesem IC. Warum wird in der Literatur zu A/D Wandlern immer davon
ausgegangen, dass der Fensterkomparator als Black Box
vorahnden ist? Ich soll ihn aus zwei Komparatoren selbst
zusammenstöpseln.
Der Fensterdiskriminator wird halt meist bei den Grundschaltungen bei dem Operationsverstärkern beschrieben.
Ein Komparator ist auch nur ein Operationsverstärker welcher ein bischen anders optimiert wurde.

MfG Peter(TOO)
Antwort von nach 19 Stunden hilfreich

Re: Fensterkomparator

Moin! für einen A/D Wandler soll eine über einen Vorwärts/Rückwärts
Zähler und D/A Wandler erzeugte Spannung mit einer analogen
Eingangsspannung verglichen werden. Wenn der Wert innerhalb
eines Fensters von U_in +/- 1/2 LSB genau ist, soll der Zähler
angehalten werden und der entsprechende Dualwert ausgelesen
werden.
Soll dies genau für einen Wert geschehen oder wömöglich für den ganzen Meßbereich? Dazu muss ein Fensterkomparator verwendet werden, der
allerdings ein im Vergleich zur Sättigung sehr kleines
Spannungsfenster hat. Wie erzeuge ich dieses Fenster möglichst
elegant? Ein Spannungsteiler von 1:1000 kann es ja wohl nicht
sein ...
Das Ding heißt "Fensterdiskriminator" (erleichtert die Suche) und mit Sättigung meinst Du wahrscheinlich die Versorgungsspannung des Diskriminators. Grundsätzlich ist es möglich, sehr präzise Spannungsteiler aufzubauen. Die bessere Alternative dürfte aber die Verwendung eines geeigneten Meßverstärkers sein. Warum wird in der Literatur zu A/D Wandlern immer davon
ausgegangen, dass der Fensterkomparator als Black Box
vorahnden ist? Ich soll ihn aus zwei Komparatoren selbst
zusammenstöpseln.
Kein Problem. Das Eingangssignal gibst Du bei dem ersten Komparator auf den invertierenden Eingang und beim zweiten auf den nichtinvertierenden.

Den nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators beschaltest Du mit der oberen Grenzspannung, den invertierenden Eingang des zweiten Komparators mit der unteren Grenzspannung. Wenn beide Komparatoren über einen Open-Collector-Ausgang verfügen, schaltest Du beide zusammen auf einen Widerstand, der an +Ub liegt (wired-AND). Ist das nicht der Fall, mußt Du beide Komparatorausgänge auf die Eingänge eines UND-Gatters legen. Am Ausgang dieses Gatters liegt dann das gewünschte Ergebnis.

Munter bleiben... TRICHTEX
- Antwort von nach einem Tag hilfreich
  
  Re^2: Fensterkomparator
  
  [...] Kein Problem. Das Eingangssignal gibst Du bei dem ersten
  Komparator auf den invertierenden Eingang und beim zweiten auf
  den nichtinvertierenden.
  So bekomme ich aber kein "Fenster". Den nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators
  beschaltest Du mit der oberen Grenzspannung, den
  invertierenden Eingang des zweiten Komparators mit der unteren
  Grenzspannung. Wenn beide Komparatoren über einen
  Open-Collector-Ausgang verfügen, schaltest Du beide zusammen
  auf einen Widerstand, der an +Ub liegt (wired-AND). Ist das
  nicht der Fall, mußt Du beide Komparatorausgänge auf die
  Eingänge eines UND-Gatters legen. Am Ausgang dieses Gatters
  liegt dann das gewünschte Ergebnis
  Eben nicht. So kann ich nur größer oder kleiner erkennen, aber nicht gleich (im Sinne vom "im Fenster"). Dazu brauche ich eben ein Fenster und beide Ausgänge (da drei Zustände zu unterscheiden sind).
  
  Der Spannungsbereich für den A/D Wandler sollvon 0 bis 5 Volt gehen, es wird mit einer Auflösung von 8 Bit gearbeitet. Alle Fehler sollen maximal 1/2 LSB betragen. (Nullpunkt, Linearität, ...)
  
  Wie der Fensterkomparator im Prinzip funktioniert war mir bereits klar (trotzdem Danke für die Mühe), aber ich wollte wissen, wie ich dieses kleine Fenster von 5/256 Volt möglichst elegant erzeugen kann.
  
  Gruss
  
  Jens
  - Antwort von nach 4 Tagen hilfreich
    
    Re^3: Fensterkomparator
    
    Moin! Kein Problem. Das Eingangssignal gibst Du bei dem ersten
    Komparator auf den invertierenden Eingang und beim zweiten auf
    den nichtinvertierenden.
    So bekomme ich aber kein "Fenster".
    Noch nicht. Es fehlen ja noch die Grenzspannungen... Den nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators
    beschaltest Du mit der oberen Grenzspannung, den
    invertierenden Eingang des zweiten Komparators mit der unteren
    Grenzspannung. Wenn beide Komparatoren über einen
    Open-Collector-Ausgang verfügen, schaltest Du beide zusammen
    auf einen Widerstand, der an +Ub liegt (wired-AND). Ist das
    nicht der Fall, mußt Du beide Komparatorausgänge auf die
    Eingänge eines UND-Gatters legen. Am Ausgang dieses Gatters
    liegt dann das gewünschte Ergebnis
    Eben nicht. So kann ich nur größer oder kleiner erkennen, aber
    nicht gleich (im Sinne vom "im Fenster"). Dazu brauche ich
    eben ein Fenster und beide Ausgänge (da drei Zustände zu
    unterscheiden sind).
    Dochdoch. Unterhalb der unteren Grenzspannung und oberhalb der oberen Grenzspannung ist das Ausgangssignal der Anordnung LOW-Pegel. Nur im Spannungsfenster zwischen den beiden Grenzspannungen liegt am Ausgang HIGH-Pegel an.
    
    Munter bleiben... TRICHTEX
Antwort von nach einem Tag hilfreich

Re: Fensterkomparator

Liebe Mitleser,

für einen A/D Wandler soll eine über einen Vorwärts/Rückwärts
Zähler und D/A Wandler erzeugte Spannung mit einer analogen
Eingangsspannung verglichen werden. Wenn der Wert innerhalb
eines Fensters von U_in +/- 1/2 LSB genau ist, soll der Zähler
angehalten werden und der entsprechende Dualwert ausgelesen
werden.

Dazu muss ein Fensterkomparator verwendet werden, der
allerdings ein im Vergleich zur Sättigung sehr kleines
Spannungsfenster hat. Wie erzeuge ich dieses Fenster möglichst
elegant? Ein Spannungsteiler von 1:1000 kann es ja wohl nicht
sein ...

Warum wird in der Literatur zu A/D Wandlern immer davon
ausgegangen, dass der Fensterkomparator als Black Box
vorahnden ist? Ich soll ihn aus zwei Komparatoren selbst
zusammenstöpseln.

Ich finde diese Methode der AD-Wandlung zwar ziemlich umständlich, aber hier meine Idee:
Was Du da suchst, ist eigentlich kein normaler Fensterdiskriminator. Der hat normal kein frei verschiebbares Fenster. Das ist auch nicht ganz so einfach.
Du kannst z.B. die Analogspannung mit einem Summierverstärker aufsplitten und einmal mit einem negativen und einmal mit einem positiven Offset von ca. 10 mV versetzen. Diese beiden Spannungen werden dann mit je einem Komparator mit der DAC-Spannung verglichen. Die Kombinationen der Komparatorausgänge ergeben dann 3 sinnvolle logische Zustände.

Jörg
Antwort von nach einem Tag hilfreich

Re: Fensterkomparator

Hallo Jens,
mir scheint daß es nicht ganz einfach geht, auf die
exakten Schaltschwellen von 1/2LSB zu kommen, weil die
Differenzspannung Gleichtaktbehaftet ist.

Also kann mann zuerst die Differenzsp. zw. Analogeing.
und DAC mit einem Instrumenten-OPV(z.B. AD620,AD623,AD627,INA114) oder einfacher Schaltung
mit 1 OPV+ 4Widerstände auf Massebezug bringen.
Dann ist es mit der Auswertung mittels Komperatoren leichter.

Ich bin aber im Zweifel, ob das lohnt. Mit einem Fehler von ca.
+/-1 Digit kann man in der Regel leben. Will man den Fehler unbedingt kleiner machen ist es sinnvoller einen DAC mit 9 oder 10 Bit zu nehmen.
Die Auswertung der Differenzsp. kann dann durch
einen einfachen Komperator erfolgen.
Bei Rückfragen schick ne Mail bis heute abend, danach bin ich 10 Tage im Urlaub.
Gruß Uwi
Antwort von nach 3 Tagen hilfreich

Danke an alle Helfer! (o.T.)

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