Abtaststufen

Abtaststufen ist ein Begriff aus der Signalverarbeitung und Elektronik und bezeichnet die einzelnen Stufen eines Systems, das einen kontinuierlichen Zeitverlauf in eine diskrete Darstellung überführt. Typischerweise umfasst eine Abtaststufe ein Abtastglied, das den Momentanwert des Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst und bis zur nächsten Verarbeitung festhält, ergänzt durch weitere Verarbeitungsschritte wie Verstärkung, Quantisierung oder Weitergabe an die nächste Stufe.

In mehrstufigen Analog-Digital-Wandlern (multistage ADCs) dienen Abtaststufen der schrittweisen Realisierung der Gesamtauflösung. Jede Stufe trägt einen Teil der Information bei und reduziert das verbleibende Fehler- oder Rauschniveau, bevor das Signal an die nächste Stufe weitergegeben wird. Dadurch lassen sich hohe Auflösungen mit geringeren Anforderungen an die Genauigkeit jeder einzelnen Komponente erreichen.

Abtaststufen unterscheiden sich von Quantisierungsstufen. Abtaststufen betreffen die zeitliche Abtastung des Signals – also wann Werte erfasst werden – während Quantisierungsstufen die diskrete Amplitudenebene festlegen, in die der gemessene Wert gerundet wird.

Wichtige Faktoren bei der Gestaltung von Abtaststufen sind die Abtastrate (Sampling Rate), Anti-Alias-Filtration, Timingpräzision, Speichereigenschaften der Sample-and-Hold-Glieder und die Interaktion zwischen den Stufen in Mehrstufen-Architekturen.

Typische Anwendungen finden sich in Mess- und Datenerfassungssystemen, Audiosystemen, Kommunikationsreceivern und jeder Situation, in der eine kontinuierliche Größe in digitale Form überführt werden muss.