AD模数转换是将模拟信号(如声音、光、热等)转换成数字信号的过程。数字信号可以被计算机等数字设备进一步处理。
ADC是模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter)的缩写。ADC的功能是把连续变化的模拟信号转换成离散的数字信号,是实现AD模数转换过程的关键部件。
ADC工作时通过采样和量化来完成AD模数转换。采样是指在一定时间内,抽取模拟信号的离散样点,量化是将采样的离散样点转换成数字量。
AD模数转换的原理是根据采样定理(Nyquist Sampling Theorem),将模拟信号在采样频率范围内进行等间隔采样,通过量化将模拟信号转换成数字量。其中,采样频率通常是模拟信号中最高频率的2倍以上,否则会出现采样定理失效的情况,导致采样失真。
ADC内部通常采用比较器和计数器的结构来实现。比较器将采样的模拟信号和内部的参考电压进行比较,根据比较结果来控制计数器的计数。计数器的计数值最终被转换成数字量,表示采样时刻模拟信号的大小。
AD模数转换被广泛应用于各种电子设备中,如音频设备、显微镜、天文望远镜、医疗设备等。其中,音频领域是AD模数转换的一个重要应用领域,采样频率常常达到44.1kHz,能够准确的重现人类听觉范围内的音频信号。
此外,电力系统中的电力质量分析仪器、工业自动化控制系统中的传感器、安防监控中的图像采集设备等都需要使用AD模数转换器来采集和处理模拟信号。