A/D-Wandler sind elektronische Schaltungen zur Digitalisierung von analogen Signalen. Sie arbeiten nach unterschiedlichen Wandlungsverfahren, bei denen ein kontinuierliches Analogsignal in der Amplitude und der Zeit quantisiert wird. A/D-Wandler unterscheiden ich in der Art der Quantisierung, Wandlungsgeschwindigkeit, Codierung und Auflösung, mit der sie analoge Signale digital nachbilden. Des Weiteren im Linearitäts-, Nullpunkt- und Quantisierungsfehler, sowie im Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und im Dynamikbereich.

A/D-Wandlung mit einer Sampletiefe von 4 Bit

Da es sich bei den zu digitalisierenden Analogsignalen in aller Regel um sich ändernde Signale handelt, ist dem eigentlichen D/A-Wandler ein Abtast- und Halteglied (S/H) vorgeschaltet. Die in der Abtast- und Halteschaltung (S/H) zwischengespeicherte Spannung wird anschließend im D/A-Wandler quantifiziert und in mittels Dualsystem codiert.

Aspekte bei der Auswahl von A/D-Wandlern

Bekannte A/D-Verfahren sind das SAR-Verfahren mit der sukzessiven Approximation, die Parallelumsetzung, das Zählverfahren, der Pipeline-Wandler, das Dual-Slope-Verfahren und der Sigma-Delta-Wandler, auch bekannt als 1-Bit-Wandler.

Hochgeschwindigkeits-Wandler erreichen Abtastraten von über 1 GS/s (Gigasample pro Sekunde) bei einer Auflösung von 10 Bit. Bei höherer Auflösung von 12 Bit und 14 Bit sinken die Abtastraten auf 5 MS/s bis 1 MS/s. Dem gegenüber erreichen hochauflösende A/D-Wandler Auflösungen von 24 Bit.

Auflösung von verschiedenen A/D-Wandlern

Weitere Parameter von ADCs sind neben der Leistungsaufnahme die Nichtlinearitäten und der Störspannungsabstand (S/N), der 80 dB und höher sein kann. Die Leistungsaufnahme ist technologie-abhängig und liegt bei Verwendung der CMOS-Technologie bei 1 mW bis 2 mW. Hinsichtlich der Nichtlinearitäten werden unter Einbeziehung der integralen Nichtlinearität (INL) und der differenziellen Nichtlinearität (DNL) Werte von +/- 1 LSB ereicht. Das bedeutet, dass der kleinste Bitwert um eine Stelle schwanken kann.