Ein ADC-Wert (Analog-to-Digital Converter) ist der digitale Zahlenwert, den ein Analog-Digital-Wandler aus einer analogen Spannung erzeugt. Bei einem 10-Bit ADC reicht der Wert von 0 bis 1023 (2¹⁰ - 1). Der ADC-Wert ist proportional zur Eingangsspannung.
Was ist die Auflösung eines ADC?
Die Auflösung gibt die Anzahl der möglichen Digitalstufen an. n Bit = 2ⁿ Stufen. 8 Bit: 256 Stufen. 10 Bit: 1.024 Stufen (Arduino). 12 Bit: 4.096 Stufen (STM32). 16 Bit: 65.536 Stufen. Höhere Auflösung bedeutet feinere Spannungsmessung.
Was ist das LSB (Least Significant Bit)?
Das LSB ist die kleinste messbare Spannungsänderung: LSB = Vref / 2ⁿ. Beispiel: 5 V Referenz, 10 Bit: LSB = 5 / 1024 = 4,88 mV. Jede Änderung um 1 im ADC-Wert entspricht einer Spannungsänderung von 1 LSB. Das LSB bestimmt die Messgenauigkeit.
Wie rechne ich einen ADC-Wert in Spannung um?
Spannung = ADC-Wert × (Vref / 2ⁿ). Beispiel: ADC = 512 bei 10 Bit und 5 V Referenz: U = 512 × (5/1024) = 2,50 V. Umgekehrt: ADC-Wert = Spannung × 2ⁿ / Vref.
Was ist die Referenzspannung (Vref)?
Die Referenzspannung definiert den maximalen Messbereich des ADC. Typische Werte: Arduino Uno: 5 V (intern) oder extern. ESP32: 3,3 V. STM32: 3,3 V. Eine stabile Referenzspannung ist entscheidend für genaue Messungen. Externe Referenzen (z. B. LM4040) sind stabiler als die Versorgungsspannung.
Warum schwankt mein ADC-Wert?
Ursachen: Rauschen auf der Versorgungsspannung, elektromagnetische Störungen, instabile Referenzspannung, lange Leitungen, Impedanz der Signalquelle zu hoch. Abhilfe: Kondensatoren (100 nF) am ADC-Eingang, Mittelwertbildung (Oversampling), externe Referenz, Abschirmung.
Was ist Oversampling?
Oversampling bedeutet, mehrere ADC-Messungen zu mitteln. Durch n-faches Oversampling und anschließende Division gewinnt man zusätzliche Auflösung: 4× Oversampling = +1 Bit Auflösung. 16× = +2 Bit. 64× = +3 Bit. Ein 10-Bit ADC kann so effektiv 12-13 Bit erreichen.
Wie wähle ich die richtige ADC-Auflösung?
Temperaturmessung: 10 Bit reicht meist. Audio: Mindestens 12 Bit, besser 16 Bit. Präzisionsmessung: 16-24 Bit. Energiemessung: 12-16 Bit. Höhere Auflösung = langsamere Wandlung. Für schnelle Signale (Audio, Oszilloskop) ist die Abtastrate wichtiger als die Auflösung.
Welche ADC-Daten braucht der Rechner?
Wichtig sind Auflösung in Bit, Referenzspannung, Eingangsspannung und gewünschter Digitalwert. Versorgungsspannung und Referenzspannung sind nicht immer identisch.
Wann sollte ich ADC-Werte mit Messungen abgleichen?
Rauschen, Offset, Referenzfehler und Eingangsimpedanz beeinflussen reale Messwerte. Bei Sensorik oder Regelung solltest du kalibrieren.