Spannungs-Frequenz-Wandler

Der Spannungs-Frequenz-Wandler (UF-Wandler) beruht auf folgendem Prinzip: Es wird die Eingangsspannung U_in durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) in eine periodische Schwingung umgewandelt, deren Frequenz zur Eingangsspannung proportional ist. Das Ausgangssignal des Oszillators wird nun über ein UND-Gatter mit dem Signal einer Zeitbasis verknüpft und die resultierenden Impulse werden gezählt. Dieser Typ eines AD-Wandlers ist ein integrierender Wandler, dessen Auflösung auf einfache Weise durch Anpassung der Torzeit des UND-Gatters gesteuert werden kann. Bei entsprechend langen Torzeiten erreicht man Auflösungen von über 20 Bit. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass trotz der hohen Auflösung die Linearität des UF-Wandlers auf typisch 12 bis 14 Bit begrenzt ist.

AD-Wandler mit VCO und Zähler

Die Genauigkeit eines UF-Wandlers hängt unter anderem auch von der Stabilität des zeitbestimmenden Kondensators ab. Auf dessen Eigenschaften ist besonders bei der Konstruktion von hochauflösenden UF-Wandlern zu achten. Besser ist es jedoch, einen synchronen UF-Wandler zu verwenden, der seine Ausgangsfrequenz von einer externen Frequenz ableitet (vergleiche auch das zugehörige Experiment).