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Datenblätter richtig lesen

Welche Details wirklich zählen

30. April 2021, 19:00 Uhr   |  Von Tejaswini Anand

Welche Details wirklich zählen
© Andrey Popov | stock.adobe.com

Bei der Auswahl von Bauteilen sollten Anwender sich nicht vom »Steckbrief« auf der ersten Seite des Datenblatts blenden lassen. An zwei typischen Beispielen zeigen wir, wo die Fallen lauern und wie man ein Datenblatt wirklich lesen sollte.

Aus Marketinggründen finden sich auf der ersten Seite eines Datenblatts die herausragenden Spezifikationen eines Bausteins. Von diesen schillernden Werten lassen sich leider viele Anwender blenden. Dazu ein konkretes Beispiel aus der Praxis.

Vor Kurzem suchte ein Kunde einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der einen Signal-Rausch-Abstand (SNR) von über 110 dB bei niedriger Gesamtverzerrung der Harmonischen (THD) haben sollte. Eine parametrische Suche auf den Webseiten der Hersteller liefert eine passende Auswahl. Die Anwender prüfen danach aber oft nur noch die erste Seite der Produktbeschreibung oder des Datenblatts und schließen ihre Recherche an dieser Stelle bereits ab. Datenblätter sind jedoch häufig viel komplexer und erfordern tiefere Einblicke, die über die Highlights auf der ersten Seite hinausgehen.

Aus 108 dB werden 126 dB

Der erwähnte Kunde sah ebenfalls nur auf die Frontseite des Datenblatts, eines Präzisions-ADCs von Analog Devices, und stellte fest, dass dessen SNR »nur« 108 dB beträgt.

Seine natürliche Reaktion: »Oh! Dieser ADC eignet sich definitiv nicht für meine Anwendung. Er hat ein SNR von nur 108 dB!« Weiter unten fand der Kunde dann eine Tabelle, die den SNR für zwei verschiedene Filter angibt. Er folgerte: »Okay... Ich könnte 111 dB herausholen, wenn ich einen Sinc5-Filter verwende. Aber ich habe vor Kurzem ein anderes Produkt eines weiteren Anbieters entdeckt, das ein SNR von mehr als 115 dB hat. Somit sollte ich mich für Letzteres entscheiden.«

Aber Achtung! Bei diesem Vergleich stimmt etwas nicht. Man muss stets einen Kompromiss schließen zwischen der Ausgabedatenrate (Output Data Rate, ODR), die die Geschwindigkeit des ADC bestimmt, und dem Signal-Rausch-Abstand, der die Auflösung und die Rauschfreiheit der Ausgabe bestimmt. Je höher die ODR, desto geringer ist der SNR und umgekehrt. Daher ergibt sich für jede ODR ein bestimmter SNR-Wert. Es ist wichtig, zunächst die benötigte Ausgaberate zu ermitteln und dann ADCs entsprechend der zugehörigen SNR-Werte zu vergleichen.

Effektivwert der Rauschspannung gegenüber der Ausgangsdatenrate (ODR)
© Analog Devices

Bild: Effektivwert der Rauschspannung gegenüber der Ausgangsdatenrate (ODR).

Der Kunde im Beispiel hatte ein Bauteil mit einem SNR von 108 dB bei 256 kSample/s mit einem Bauteil verglichen, das ein SNR von mehr als 115 dB bei einer ODR von nur 1 kSample/s hatte. Auf Basis der Daten auf der Frontseite des Datenblattes zeigte sich also, dass ein Produkt ein niedrigeres SNR als das andere hatte und sich Letzteres für die Anwendung besser eignen sollte. Dies war jedoch keine genaue Methode zum Vergleichen der Daten.

Das Bild zeigt, dass mit steigender Ausgabedatenrate auch der Effektivwert der Rauschspannung zunimmt und den digitalen Wert verfälscht, was wiederum den SNR verringert. Aus dem Datenblatt des AD7768 lässt sich entnehmen, dass der Signal-Rausch-Abstände bei einer ODR von 1 kSample/s 123,88 dB für Breitbandfilter und 126,89 dB für Sinc5-Filter beträgt, was viel höher ist als bei dem Baustein des Wettbewerbs bei dieser ODR.

Drei wichtige Punkte zur Bauteil-Auswahl

Die folgenden Punkte sind vor der Auswahl eines Bauteils zu beachten:

  • Relevante Spezifikationen passend zu den jeweiligen Betriebsbedingungen wählen
  • Arbeitspunkt beachten
  • Vorsicht bei den »typischen« Werten. Die typischen Werte unterscheiden sich von den Minimal- und Maximalwerten.

Mehr Details im E-Paper

Mehr Details zu den drei genannten Punkten und ein zweites Beispiel mit einem Operationsverstärker lesen Sie in der ungekürzten Version dieses Artikels in der gedruckten Ausgabe bzw. im E-Paper der Elektronik 8/2021 ab Seite 66.

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