Analogno-digitalna pretvorba

Analogno-digitalna pretvorba je postopek, s katerim analogno veličino (električno napetost) pretvorimo v ustrezno digitalno vrednost, številko.

Slika: Analogno vrednost (el. napetost) spremenimo v digitalno vrednost (številko) . Primer na sliki prikazuje merjenje temperature in pretvorbo v digitalno obliko.

Za analogno-digitalno pretvorbo potrebujemo posebna elektronska (integrirana) vezja, analogno-digitalne (AD) pretvornike.

Slika: Shema AD-pretvorbe (levo). Desno: ADC 0808, preprost 8-bitni A-D pretvornik

AD pretvornik im en analogni vhod in več izhodnih digitalnih sponk. Stanje na izhodnih sponkah je odvisno od vhodne analogne napetosti.

Animiran prikaz delovanja pretvornika

Analogna napetost je napetost, ki znotraj določenih meja lahko zavzame vsako vrednost.
Digitalna vrednost je pravzaprav število, ki ustreza izmerjeni napetosti. Podano je v binarni obliki kot zaporedje enic in ničel. (Pravzaprav so tudi enice in ničle predstavljene z visokim in nizkim stanjem električne napetosti, vendar je oblika, ki jo procesor lahko neposredno sprejme.

Primer:
Na razpolago imamo analogno-digitalni (A/D) pretvornik, ki analogno napetost iz območja 0 do 5V pretvori v ustrezno 10-bitno število. Izračunajmo digitalno vrednost za napetost 1,5V!

Račun:
Največje število, ki ga lahko zapišemo z desetimi biti, je 1111111111(2), po desetiško je to 1023.
Naloga AD pretvornika je izmerjeni napetosti prirediti ustrezno število iz obsega od 0 do 1023.
Pretvornik razdeli območje napetosti na 1023 majhnih korakov. En korak je torej velik:

U_min = 5V / 1023 = 0,00489 V

Napetost U_min ustreza razponu najmanjšega koraka, enega bita.
Električni napetosti 1,5 V ustreza 307 korakov (= 1,5V / 0,00489V).
AD pretvornik torej za napetost 1,5V »vrne« število 307.

Kako pa AD pretvornik, ki je elektronsko vezje, vrne številski podatek?

To naredi v binarnem (dvojiškem) zapisu, s tem da je binarna 1 predstavljena z visoko stanjem, binarna 0 pa z nizkim stanjem električne napetosti. Binarni zapis stanja na sponkah je torej 0100110011. Desetiški zapis tega števila pa je 307.

Tabela: Pretvorba analogne vrednosti v binarni in električni obliki.

Analogna el. napetost	Stanje na sponkah pretvornika (b9, b8, b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1, b0)	Binarni zapis	Ustrezna digitalna vrednost
0,0000 V	0V, 0V, 0V, 0V, 0V, 0V, 0V, 0V, 0V, 0V	0000000000	0
1,5000 V	0V, 5V, 0V, 0V, 5V, 5V, 0V,0V, 5V, 5V	0100110011	307
...	...	...	...
5,0000 V	5V, 5V, 5V, 5V, 5V, 5V,5V, 5V, 5V,5V	1111111111	1023

Pretvornik ima vhodno sponko za analogno električno napetost in 10 sponk za digitalni izhod podatkov. Na nekaterih sponkah izmerimo električno napetost 5V, na drugih pa 0V. Če visoko in nizko stanje nadomestimo z 0 in visoko stanje z 1, dobimo binarni zapis števila 307, torej 0100110011.