Analog/Digitalwandler

Analog/Digitalwandler - Ablauf

Voraussetzungen

Die Voraussetzungen der Studenten sind sehr unterschiedlich. Die Studenten mit einer Elektronikerlehre bringen sehr viel Vorwissen und praktische Erfahrung mit. Für die anderen ist das Gebiet neu. Sie besuchen das Fach Digitaltechnik seit einem halben Jahr und haben Kenntnisse von Zahlensystemen, kombinatorischen Schaltungen und DA-Wandlern.

Da die Vorkenntnisse der Studenten sehr unterschiedlich sind, sind Gruppen- Partnerarbeiten sicher sinnvoll. Es wäre wünschenswert, wenn die Studenten teilweise individuell arbeiten könnten, je nach Vorkenntnissen und Bedürfnissen.

Lernziele

Leitidee
Als Informatiker HTL werden später einige vor dem Problem stehen, selber AD-Wandler programmieren zu müssen. Die Studenten sollen daher während dem Studium in einem ersten Schritt die verbreitesten Wandler-Verfahren und die wichtigsten Eigenschaften von A/D-Wandlern kennenlernen.

Während den darauffolgenden Studenten erfahren die Studenten, wie man Peripheriebausteine mit Hilfe von Registern programmiert. Dieses Modell ist für alle Peripheriebausteine grundlegend. Im weiteren Verlauf des Studiums haben die Studenten dann noch ausreichend Gelegenheit, selber AD-Wandler zu programmieren.

Dispositionsziele
Die Studenten haben einen Überblick über die verbreitesten AD-Verfahren. Sie können abschätzen, ob ein AD-Wandler für ein Problem sinnvoll ist. Sie sind fähig, mit einem Hardware-Entwickler zusammenzuarbeiten.

Operationalisierte Lernziele
Alle Studenten kennen die wichtigsten Eigenschaften von AD-Wandlern. Alle kennen drei der meistverbreiteten Wandlerverfahren auswendig. Die Studenten können das Blockschaltbild eines AD-Wandlers interpretieren und die Funktionsweise beschreiben. Die Studenten kennen vier der wichtigsten Fehler eines AD-Wandlers.

Fundamentale Ideen

Verfahren	Wandlungszeit	Aufwand
Parallelverfahren	1 Schritt	sehr gross
Zählverfahren	n Schritte	klein
Wägeverfahren	log (n)	klein

Ablauf der Lektionen

U'methode	Beschreibung	Probleme / Motivation für den nächsten Schritt	Material	Zeit
IU	Vorstellen. Einstieg ins Thema mit kompliziertem Schaltbild eines AD-Wandlers. => Wer kann mir das rasch erklären ?	Aufwachen; Um was geht es in dieser Lektion?	"Schock-Folie" und Übersichtsfolie	5'
Lehrervortrag	Wo setzt man AD-Wandler ein? Eigenschaften von AD-Wandlern 4 Wandlerverfahren anschaulich erklären, noch unabhängig von Schemas	Praxisbezug, Grundlagen für die folgende Partnerarbeit	Skript, Folien	25'
Partnerarbeit	Je 2 Personen bekommen ein Blockschaltbild. Wie funktioniert diese Schaltung und um welches Verfahren geht es? Fragen zu der jeweiligen Schaltung bearbeiten.	Unterschiedliche Vorkenntnisse der Studenten berücksichtigen. Durch die Fragen Sensibilisierung auf den nächsten Lehrervortrag (Thema: Fehler) und auf die spezifischen Eigenschaften und Probleme der einzelnen Schaltungen.	Gruppenarbeitsblätter im Skript. Folien, unbeschriftete Folien, Stifte für jede Gruppe	15'
	PAUSE
Partnerarbeit	Jede Gruppe erklärt ihr Blockschaltbild kurz am Hellraumprojektor.	Ich halte mich zurück. Nur bei Fragen oder bei krassen Fehlern greife ich ein.	Hellraumprojektor	15'
Lehrervortrag	Fehler von Wandlern. Datenblatt eines konkreten Wandlers	Nur solange die Zeit reicht. Genügend Zeit für die nachfolgenden Punkte lassen.	Hellraumprojektor, Skript, Folien	10'
Individuelles Arbeiten mit Applets	Die Studenten sollen mit Hilfe von 4 Applets etwas experimentieren und die gestellten Lernaufgaben lösen. Die Lösungen werden in der nächsten Stunde besprochen. Kann auch als individuelle Prüfungsvorbereitung eingesetzt werden.	Internetzugriff, Installation der Runtime-Umgebung.	Internetzugriff, persönlicher Laptop jedes Studenten	15'
Abschluss	Rekapitulation des Wesentlichen. Schock-Folie vom Anfang nochmals auflegen. Wir wissen immer noch nicht, wie das funktioniert, aber das wird Herr Huber das nächste mal erklären.	Überleitung zur nächsten Stunde	"Schock-Folie"	5'

Literatur

• Halbleiter-Schaltungstechnik, 10. Auflage
  U. Tietze, Ch. Schenk
  Springer-Verlag, 1993
• Vorlesung Digitaltechnik
  H. Hodel & U. Weber
  Neu-Technikum Buchs NTB
• A/D- und D/A-Wandler für Praktiker
  Dietmar Benda
  VDE-Verlag, 1993
• Analog-Digital-Wandler in der Praxis
  Horst Zander
  Markt & Technik, 1983