A/D-omvandlare
A/D-omvandlare eller analog-till-digital-omvandlare som förkortas ADC, AD eller A/D. Är vanligtvis en integrerad krets som omvandlar en analog signal som till exempel en sinussignal som varierar kontinuerligt mellan 0...5 volt till kvantiserade digitala värden mellan till exempel 0...255 om en A/D-omvandlare med 8-bitar används. Med jämna intervall som bestäms av samplingsfrekvensen tas ett mätvärde av i det här fallet av sinusvågens läge och sparas, vilket kallas sampling.
Den omvända operationen utförs av en digital-till-analog-omvandlare som förkortas DAC, DA eller D/A och används till exempel i en portabel mediaspelare som spelar MP3-komprimerat ljud, då den digitala informationen i minnet görs om till en analog spänning som resulterar i en signal över tiden.
En A/D-omvandlare är en elektronisk anordning som omvandlar (kvantifierar) en analog ingångsspänning till ett digitalt värde. Den digitala utgången kan använda sig av olika kodningssystem, t.ex. binärt, graykod eller tvåkomplement. Men vissa icke-elektroniska eller bara delvis elektroniska apparater, exempelvis roterande pulsgivare, kan också betraktas som A/D-omvandlare.
Ett sätt att göra omvandlingen är att använda sig av en speciell anordning kallad successiv approximation. Som i princip innebär att omvandligen sker med hjälp av en upp/ned-räknare och en operationsförstärkare kopplad som komparator. Denna metod används normalt i till exempel mikrokontrollers i PIC familjen. Den är dock ganska långsam vilket beror mycket på principen som t.ex. gör att en 8-bitars signal, med en 20 MHz klocka och därmed en E-klocka på max 10 MHz, fortfarande behöver typiskt 10 klockcykler på sig för att bli klar med omvandlingen. Enligt nyquistteoremet har vi då bara en frekvensgång på cirka 500 kHz.
En betydligt snabbare och effektivare A/D-omvandlare är en flash converter som dock innehåller hela 255 komparatorer för en 8-bitars omvandling och är därmed väldigt komplex. Om man inte är ute efter just snabbhet det vill säga.
Vid inspelning av t.ex. CD-skivor använder man sig av minst 16-bitar när man samplar och återger den analoga signalen. Samplingsfrekvensen är 44100 Hz.
Nyquistteoremet säger att samplingsfrekvensen bara behöver vara exakt 2 gånger högre än högsta frekvensinnehåll för att signalen exakt ska kunna återskapas. I praktiken är dock detta omöjligt då det analoga filtrets branthet aldrig kan göras exakt. Normalt sett är dock både filtrets branthet och samplingsfrekvensen så noga anpassade att detta aldrig är något problem i datavärlden.
När det gäller A/D-omvandling och D/A-omvandling bör man komma ihåg att nyquistteoremet bara är en teori som faktiskt inte ens kan realiseras ordentligt i den verklighet vi lever i. Ett annat obetydligt problem är Gibbs fenomen som dock mest drabbar audiofiler.
Den digitala resultatet kan i sin tur omvandlas med till exempel komprimeringsalgoritmen "MP3" som är en algoritm speciellt anpassad till människors hörsel och vad som maskeras av vissa toner, styrkor och så vidare. Av hela datamängden sparas i princip endast 10%.
