Experiment: Aufbau eines 4-Bit-DA-Wandlers

Im folgenden Experiment soll ein 4-Bit-DA-Wandler mit Hilfe einer Widerstandsleiter aufgebaut werden und die erzeugte Analogspannung zur Steuerung einer Glühbirne dienen. Zum Aufbau wird die Platine DIGMLT eingesetzt. Der DA-Wandler wird zyklisch über den auf der Platine vorhandenen Zähler angesteuert, so dass eine sägezahnförmige Ausgangsspannung erzeugt wird.

Die Schaltung wird gemäß der folgenden Abbildung aufgebaut. Der einfache DA-Wandler wird an den auf der Platine vorhandenen Zähler angeschlossen (MSB und LSB nicht vertauschen !) und erzeugt eine periodische Sägezahnspannung, die über einen Emitterfolger an eine Taschenlampen-Glühbirne gelegt wird. Die Darlington-Schaltung des Emitterfolgers wird eingesetzt, um eine möglichst geringe Belastung des Widerstandsnetzwerkes zu erreichen. Dies hat allerdings zur Folge, dass erst ab einer Ausgangsspannung von ca. 1.2 V die Glühlampe angesteuert wird. Für höhere Ansprüche müsste man den Emitterfolger mit einem gegengekoppelten Operationsverstärker ansteuern.

Lampensteuerung über 4-Bit-DA-Wandler

Wenn man die Frequenz des Rechteckgenerators möglichst niedrig einstellt, kann man das Ansteigen der Ausgangsspannung des DA-Wandlers am Anstieg der Helligkeit der Glühbirne verfolgen. Ein etwas anderer Aufbau des Experiments ermöglicht die direkte Einstellung der Helligkeit der Glühbirne über vier Tasten. Dazu werden die Eingänge des DA-Wandlers nicht mit dem Rechteckgenerator verbunden, sondern mit den Ausgängen der auf der Platine DIGMLT vorhandenen elektronischen Schalter. Nun kann man durch Eingabe einer entsprechenden 4-Bit-Kombination die Helligkeit beliebig einstellen.

Der Leser sei außerdem dazu angeregt, die Datenleitungen des DA-Wandlers zu vertauschen, oder einzelne Datenleitungen auf Masse zu legen und das Ergebnis am Oszilloskopschirm zu verfolgen. Dazu wird am besten der Frequenzgenerator auf die höchste einstellbare Frequenz gestellt. Folgende Abbildung zeigt die erzeugte Analogspannung bei korrekter Verdrahtung, bei Vertauschung von MSB und LSB und bei Ansteuerung von nur drei Datenleitungen (Bit2=0)

Ausgangsspannung bei zyklischer Ansteuerung des DA-Wandlers