„Overrange Flag" signalisiert Datengültigkeit

| Redakteur: Kristin Rinortner

(Bild: sobakasu - Fotolia)

Frage: Wie sehen die Ausgangsdaten eines A/D-Wandlers beim Überschreiten des Messbereichs bzw. bei einem „Overrange"-Ereignis aus?

Antwort: Von Zeit zu Zeit fragt jemand, meist ein älterer Ingenieur, welche Ausgangsdaten ein bestimmter Wandler bei einem „Overrange"-Ereignis liefert. Als mein Kollege diese Frage (vor vielen Jahren) zum ersten Mal hörte, dachte er, das sei lächerlich. Dann erklärte ihm ein Ingenieur mit etwas mehr Erfahrung, dass frühe integrierte A/D-Wandler normalerweise ein als „Rollover" bezeichnetes Verhalten zeigen.

Die meisten modernen High-Speed A/D-Wandler verfügen über ein Overrange (OR) Flag. Dieses Ausgangs-Bit, welches normalerweise synchron mit den Ausgangsdaten des Wandlers ist, signalisiert, dass das analoge Eingangssignal den Messbereich des Wandlers überschritten hat.

Man stelle sich einen A/D-Wandler mit Binärdarstellung mit Offset (Offset Binary Coding) vor. Wenn das Eingangssignal den positiven Messbereich des Wandlers überschritten hat, gelangt der A/D-Wandler in die Sättigung und es kommt zum „Clipping“. In diesem Fall wären alle Ausgangsdaten Einsen (1111 1111 1111 für einen 12-Bit-A/D-Wandler).

Wenn das Eingangssignal den negativen Messbereich des Wandlers überschritten hat, wären alle Ausgangsdaten Nullen (0000 0000 0000 für ein 12-Bit-ADC). In beiden Fällen wäre das OR-Bit gesetzt und würde signalisieren, dass sich der Eingang während einer Messung außerhalb des Messbereichs befand.

Im Gegensatz zu älteren Wandlern mit „Rollover" könnte ein 12-Bit-Wandler, dessen Eingang sich beim positiven Vollausschlag +1 LSB befand, am Ausgang statt nur Einsen das Datenwort 0000 0000 0001 liefern. Der Anwender würde in diesem Fall über den OR-Ausgang erfahren, dass sich der A/D-Wandler außerhalb des Messbereichs befand und die Daten ignoriert werden sollten.

Diese Bits wären die richtigen niedrigeren 12 Bit für ein 13-Bit-Wandler mit dem doppelten Eingangsbereich gewesen. Bei einem 12-Bit-Wandler jedoch würde der Ausgang signalisieren, dass sich der Eingang 1 LSB über dem negativen Vollausschlag befand. Man kann sich leicht vorstellen, wie dies in jedem System ein Problem hervorrufen könnte.

Seien Sie versichert, dass Sie sich um dieses Problem nicht kümmern müssen, wenn Sie einen der schnellen Wandler von Analog Devices einsetzen. Mein Kollege, der seit den 1980er Jahren an diesen Produkten arbeitet, hat mir garantiert, dass wir in all den Jahren kein Produkt mit dieser Problematik auf den Markt gebracht haben.

Ein paar Ingenieure müssen sich an dieser Stelle damals die Finger verbrannt haben und achten jetzt peinlich genau darauf, dass Sie sich nicht wieder verbrennen.

Autor: Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices

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