Analoge und digitale Werte

Eine analoge Spannung ist wertkontinuierlich und zeitkontinuierlich. Das bedeutet, dass es zu jedem Zeitpunkt einen aktuellen Wert der Spannung gibt, der i. A. nicht exakt gleich dem Wert kurz zuvor ist. Die analoge Spannung ändert sich also ständig. Das wird vor allem dann deutlich, wenn wir genau genug im Mikrovolt-Bereich nachschauen. Betrachten wir analoge Signalverläufe auf einem Oszilloskop, dann wird sichtbar, dass es keine Zeit gibt, zu der es keinen aktuellen Spannungswert gibt. Ein analoger Wert kann jeden beliebigen physikalisch möglichen Wert annehmen. Sie ist also wertkontinuierlich.

ADCs geben nur ganze Zahlen aus. Sie können durchaus auch negativ sein, es werden aber keine rationalen Zahlen (Kommazahlen) ausgegeben. Das Ergebnis einer AD-Wandlung kann eine 5 sein, aber nie eine 5,1. Ganze zahlen sind nicht wertkontinuierlich, sondern wertdiskret.

Das Umwandeln einer Spannung in eine Zahl dauert eine Zeit t. Je nach ADC-Wandlungsprinzip dauert es wenige Nanosekunden oder bis zu 100 Mikrosekunden. Während dieser Zeit wird das Spannungssignal am Eingang des ADCs abgegriffen und innerhalb des ADCs konstant gehalten. Dies ist wichtig, um die Spannung, die zu einem definierten Zeitpunkt am Eingang anliegt, genau zu erfassen. Wenn der ADC kontinuierlich Spannungswerte in Zahlen umwandelt, dann wird immer direkt nach einer Umwandlung ein neuer Spannungswert aufgenommen und in eine Zahl konvertiert.

Innerhalb des ADCs liegt also während der Umwandlung die Gleichspannung an, die zum Zeitpunkt des Starts der Umwandlung an den äußeren Anschlusspins angelegen hat. Die Information über den Verlauf der analogen Spannung zwischen zwei Umwandlungen geht deshalb verloren. Am Ausgang des ADCs werden in festen Zeitabständen neue Zahlenwerte ausgegeben. Die Zahlen sind zeitdiskret, nicht zeitkontinuierlich.

Das analoge Spannungssignal ist wert- und zeitkontinuierlich. Die Zahlen am Ausgang des ADCs sind hingegen wert- und zeitdiskret. Es geht bei der Digitalisierung Information verloren.

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