Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — электронный компонент, преобразующий непрерывный аналоговый сигнал (напряжение) в дискретный цифровой код. АЦП — ключевой элемент любой системы, работающей с реальным миром: смартфоны, медицинские приборы, промышленные датчики, аудиооборудование.
Типы АЦП и их применение
- SAR (Successive Approximation Register) — последовательное приближение. Скорость 1–10 MSPS, разрядность 12–20 бит. Универсальное решение: измерительные приборы, микроконтроллеры. Принцип: двоичный поиск — пробует половину диапазона, затем сужает
- Sigma-Delta (Σ-Δ) — использует избыточную выборку и шумовое формирование. Разрядность до 24 бит, низкая скорость (до 100 kSPS). Применение: аудиокодеки, точные измерения (весы, мультиметры)
- Flash (параллельный) — сравнивает сигнал с 2ⁿ−1 уровнями одновременно. Скорость: 1–10 GSPS, разрядность 4–8 бит. Применение: осциллографы, радиолокация, высокоскоростные ЦОС
- Pipeline — многоступенчатый: каждая ступень обрабатывает часть разрядов. Баланс скорости (10–200 MSPS) и точности (10–16 бит). Применение: видеообработка, радары, ADSL
Ключевые параметры
Разрядность определяет количество уровней квантования: 12-битный АЦП — 4096 уровней. Скорость выборки (sample rate) определяется теоремой Найквиста: fs ≥ 2 × fmax сигнала. SNR (отношение сигнал/шум) — качество преобразования. DNL (дифференциальная нелинейность) — неравномерность шагов квантования.