analoognaardigitale

Analoog-naar-digitaal is een term die het proces beschrijft waarbij continue analoge signalen worden omgezet in een discrete digitale representatie die door digitale systemen kan worden verwerkt. De omzetting wordt uitgevoerd door een analoog-naar-digitaalomzetter (ADC). Vaak wordt voorafgaand aan de conversie een anti-aliasingfilter toegepast om hoge-frequentiecomponenten te verwijderen en ongewenste vervorming te voorkomen. Na de conversie worden de gemeten waarden omgezet naar binaire codes, waardoor ze kunnen worden opgeslagen, verzonden en verwerkt.

Het proces omvat drie hoofdstappen: sampling (het meten van het analoge signaal op discrete tijdpunten volgens een bepaalde samplingfrequentie), quantization (het terugbrengen van het continue amplitudeniveau naar een beperkt aantal discrete niveaus) en encoding (het representeren van die niveaus in binaire woorden). De keuze van de samplingfrequentie en de resolutie bepaalt de nauwkeurigheid en de dynamiek: volgens het Nyquist-criterium moet de samplingfrequentie ten minste twee keer de hoogste frequentie in het signaal zijn; de resolutie wordt uitgedrukt in bits en bepaalt het aantal mogelijke niveaus en daarmee de quantiseringsruis.

Er bestaan verschillende typen ADCs, waaronder successive-approximation (SAR), sigma-delta, flash en integrerende conversie. SAR-ADCs worden veel gebruikt in toepassingen met matige tot hoge snelheid en middelhoge resolutie. Sigma-delta-ADCs leveren doorgaans hoge resolutie bij relatief laag vermogen en zijn populair voor audio en instrumentatie. Flash-ADCs bieden de hoogste snelheid maar zijn duur en verbruiken veel vermogen. De keuze hangt af van snelheid, resolutie, energieverbruik en kost.

Toepassingen van analoog-naar-digitaal omvatten consumentenelektronica zoals audio en video, smartphones en camerasensoren, meetinstrumenten en data-acquisitie, telecommunicatie en industriële automatisering, en algemene digitale signaalverwerking.