Datencodes bei AD- und DA-Wandlern
Der Datenfluss vom AD-Wandler oder zum DA-Wandler geschieht je nach der Auflösung des Wandlers mit n Bit, wobei für die Darstellung der Daten im Prinzip alle Möglichkeiten einer binären Codierung in Frage kommen. Da gerade aber bei AD/DA-Wandlern oft Formate eingesetzt werden, die normalerweise nicht für die binäre Darstellung von Zahlenwerten verwendet werden, soll hier ein kurzer Überblick zu diesen Formaten geboten werden.
Binär (natural binary):
Die binäre Darstellung eignet sich nur für die Repräsentation positiver Eingangssignale. Ein binäres Wort bei dem alle Stellen gleich null sind, entspricht dem Wert null, ein binäres Wort mit allen Bits gleich eins entspricht dem vollen Spannungsbereich des Wandlers. Beispiel: Die Zahl 182 wird als 10110110 dargestellt.
Einer-Komplement (inverted binary):
Das Einer-Komplement entspricht dem Binärcode, wobei jedoch Null und Eins ausgetauscht sind. Die Umformung von 'normalem' Binärcode und Code im Einer-Komplement erfolgt durch eine simple Inversion der Bits. Beispiel: Die Zahl 182 wird als 01001001 dargestellt.
Zweier-Komplement (two's complement binary):
Das Zweier-Komplement ermöglicht auch die Darstellung von negativen Werten und ist eine sehr häufig verwendete Form. Dabei werden positive Zahlen und die Null durch gewöhnliche Binärcodes dargestellt, negative Zahlen werden durch bitweise Inversion des entsprechenden positiven Wertes und anschließender Addition von 1 dargestellt. Die Zweier-Komplementdarstellung steht in engem Zusammenhang mit der 'offset binary' Darstellung (siehe unten). Beispiel: Die Zahl 182 wird als 000010110110 dargestellt, die Zahl -182 als 111101001010.
Binary coded decimal (BCD):
Bei der BCD-Darstellung werden die dezimalen Ziffern einer dezimalen Zahl durch vier Bit breite, binäre Zahlen dargestellt. Negative Zahlen werden mit Hilfe eines eigenen Vorzeichen-Bits dargestellt. Die BCD-Darstellung ist vor allem bei jenen AD-Wandlern hilfreich, die direkt ein Display ansteuern (z.B. in Digitalvoltmetern). Die Auflösung eines BCD-codierten Ausgangs ist geringer als bei binär codierten Ausgängen. So hat ein AD-Wandler mit 12-Bit-BCD-Ausgang eine Auflösung von 1:1000 während ein AD-Wandler mit 12-Bit-Binärausgang eine Auflösung von 1:4096 besitzt. Beispiel: Die Zahl 182 wird als 000110000010 dargestellt.
Binär mit Offset (offset binary):
Die Binärdarstellung mit Offset entspricht der binären Darstellung, mit dem Unterschied, dass die Skala um den halben Wertebereich verschoben ist. Dadurch können positive und negative Zahlen dargestellt werden. Ein Wort mit allen Bits gleich null entspricht dem maximalen negativen Wert, ein Wort mit allen Bits gleich eins entspricht den maximalen positiven Wert. Der Wert null wird durch eine Zahl dargestellt, deren höchstwertiges Bit (MSB) gleich eins ist, alle anderen Bits sind gleich null. Der 'offset binary'-Code kann durch Inversion des MSB in das Zweier-Komplement übergeführt werden und umgekehrt. Beispiel: Die Zahl 182 wird bei einer Auflösung von 12 Bit durch die binäre Zahl 100010110110 dargestellt.
Vorzeichen mit Absolutwert:
Bei dieser Darstellung wird der Absolutwert in Binärcode dargestellt. Zur Codierung des Vorzeichens wird ein eigenes Bit verwendet. Diese Darstellung hat wie die BCD-Darstellung den Nachteil, dass die Zahl Null durch zwei Werte repräsentiert werden kann (+0 und -0).
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