3.6 Ausgabe – Schnittstelle zwischen Cyber- und physischer Welt
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Es werden sowohl analoge als auch digitale Ausgabegeräte verwendet. Im Falle
analoger Ausgabegeräte muss die digitale Information zuerst mittels eines DigitalAnalog-Wandlers (D/A-Wandlers) in analoge Werte konvertiert werden. Diese Konverter befinden sich entlang des Pfades von den analogen Eingängen bis hin zu
ihren Ausgängen. Abb. 3.50 zeigt die Namenskonventionen für die Signale, die wir
im Folgenden verwenden. Zweck und Funktion dieser Signale werden jeweils im
Zusammenhang erläutert.
beitung
VerarFilter
Konv.
Konv.
A/D& hold
Samplealiasing
z(t)
y(t)
x(t)
w(t)
e(t)
g(t)
h(t)
Abb. 3.50 Namenskonventionen für Signale zwischen analogen Ein- und Ausgängen
3.6.1 D/A-Wandler
D/A-Wandler sind ebenfalls Teil des CyPhy-Interfaces cyber-physikalischer Systeme. Abbildung 3.51 zeigt den Schaltplan eines einfachen D/A-Wandlers.
I
0
I
y
verstärker
Operations3
-
V
-
+
LSB
0
1
2
3
1
x
x
x
x
R
R*4
R*2
R*8
I'
R
I
ref
V
Abb. 3.51 D/A-Wandler
Die Grundidee hinter diesem Wandler ist, zunächst einen Strom zu erzeugen, der
proportional zu dem Wert eines digitalen Signals x ist. Solch ein Strom kann aber nur
schwer von einem nachgeschalteten System direkt verwendet werden. Daher wird
dieser Strom in eine proportionale Spannung y gewandelt. Diese Wandlung übernimmt ein Operationsverstärker (in Abb. 3.51 als Dreieck dargestellt). Wesentliche
Eigenschaften von Operationsverstärkern werden in Anhang B erklärt.
Wie berechnen wir nun die Ausgangsspannung y? Wir betrachten die vier Widerstände auf der linken Seite der Abb. 3.51. Der Strom durch jeden Widerstand
ist Null, wenn das entsprechende Element des digitalen Signals x = 0 ist. Wenn
das Bit den Wert 1 hat, entspricht der Strom durch den Widerstand dem Gewicht