Analog-Digital Wandler - ADCs

Ein Analog-Digitalwandler (Analog to Digital Converter, ADC) ist ein Gerät, das ein zeitlich variierendes analoges Signal in eine digitale Zahl konvertiert, die die Amplitude dieses Signals darstellt. Es sind nahezu alle physikalischen Signale in der Realwelt analog. Einige Beispiele sind Ton, Licht, Temperatur und Bewegung. Ein Transducer ist ein Gerät, das zum Konvertieren eines physikalischen Signals in ein analoges elektrisches Signal verwendet werden kann, das schließlich den Eingang eines ADC steuert. Ein ADC hat zahlreiche wesentliche Leistungsmerkmale.  Die beiden wichtigsten sind Abtastrate und Auflösung. Die ADC-Abtastrate ist die Frequenz, mit der das Eingangssignal abgetastet wird. Diese Abtastrate bestimmt die maximale Bandbreite des Eingangssignals und ist in der Regel höher als das höchste Eingangssignal doppelt genommen. Sie wird auch Nyquist-Frequenz genannt. Die Auflösung des ADC bestimmt, wie genau die diskrete digitale Darstellung ist, die er in einem bestimmten Bereich an analogen Werten erzeugen kann. Es sind viele verschiedene Arten von ADCs verfügbar. Flash-ADCs (nicht zu verwechseln mit Flash-Speichern) werden für Analog-Digital-Konvertierungen mit hoher Geschwindigkeit genutzt, sie verbrauchen aber relativ viel Energie. ADCs mit stufenweiser Annäherung sind günstiger und verbrauchen weniger Energie, sind aber langsamer und nicht ganz so genau. Delta-Sigma-basierte ADCs verwenden Überabtastung und Quantisierungsrauschen-Shaping, um eine sehr hohe Auflösung auf Kosten der Geschwindigkeit zu erreichen.  Pipeline-ADCs werden in Hochgeschwindigkeits-Anwendungen mit Bedarf für höhere Auflösungen eingesetzt. Der Energieverbrauch und die Latenz sind allerdings höher.