I.3.3. Analóg-digitális átalakítás

Az analóg-digitális átalakítók (A/D konverter) a bementi feszültséget a feszültség nagyságával arányos egész számmá alakítják. Azonban az A/D átalakítóknak több olyan paramétere is van, amely befolyásolja a kapott számot:

• Konverziós idő jelenti az egy minta átalakításához szükséges időintervallumot.
• Mintavételi frekvencia határozza meg, hogy másodpercenként hányszor fog az AD konverter az analóg jelből egész számot konvertálni. Ennek maximális értékét a konverziós idő limitálja.
• Felbontás adja meg azt, hogy a konvertált egész számok hány egymástól eltérő értéket vehetnek fel. Mértékegysége a bit. Egy 12 bites A/D átalakító 2¹²=4096 különböző értéket vehet fel a kimenő oldalon. Az audio-CD-k gyártásánál alkalmazott A/D konverter felbontása 20 bit. A személyi számítógép hangkártyájában alkalmazotté pedig 16 bit. Minél nagyobb a felbontás, annál részletgazdagabb a konvertált jel. Az alábbi egyenlet az U bemeneti feszültségnek megfelelő Z konvertált értéket adja meg:

• Teljes tartomány (FS) a bemeneti analóg jelnek azt a tartományát jelenti, amelyben az átalakító telítésmentesen működik.
• Legkisebb szignifikáns bit (LSB) a bemeneti jel egy bitnyi megváltozásához szükséges átlagos bemeneti feszültség változását jelenti. Ha b jelöli az A/D konverter felbontását bitekben, akkor

Példa. Tekintsünk egy 12 bites felbontású A/D konvertert, melynél a teljes mérési tartomány legyen [-5V,5V]. Ekkor a legkisebb bit megváltozásához szükséges átlagos bemeneti feszültségváltozás:

• Sávszélesség az a frekvencia tartomány, amelyen belül az A/D átalakító fogadja a bemeneti jelet.

Felépítéstől függetlenül az A/D átalakító a következő műveleteket hajtja végre a konverzió során:

• mintavételezés – adott időközönként mintát vesz az analóg jelből,
• kvantálás – a mintavételi időpontokhoz diszkrét feszültségértéket rendel,
• kódolás – a kvantált amplitúdó értéket bináris számmá alakítja.