Analoog-digitaalmuundur

Analoog-digitaalmuundur (ADC) on seade, mis muudab analoogsignaali ehk pideva signaali digitaalsignaaliks ehk diskreetsesse vormi. Vastupidise funktsiooniga seadet nimetatakse digitaal-analoogmuunduriks (DAC).
Tavaliselt on ADC elektrooniline seade, mis muundab pinge või voolu kahendarvuks. Arvu väärtus kasvab vastavalt sisendpingele või -voolule.
Analoog-digitaalmuundurid on vajalikud selleks, et mikroprotsessoritel oleks võimalik aru saada, mis välismaailmas toimub, kuna mikroprotsessor suudab opereerida vaid digiteeritud signaalidega. Teisisõnu on ADC sild analoogandurite (näiteks mikrofon) ja digitaalse maailma vahel, kus toimub juba digitaalseks muundatud signaali töötlemine ja/või talletamine.

Analoog-digitaalmuundamise protsess

Enamik ADC tüüpidest toimib järgmiselt kirjeldatud viisil. Muundur võtab kindla aja tagant sisendsignaalist "proove" (ehk diskreedib ajaliselt signaali) ning registreerib need binaararvuna. Ühe proovi võtmine on aga eraldiseisev protsess, mis on eri liiki ADC-del erinev. Diskreetimise ehk sämplimise tulemusel tekib digitaalsete arvude jada, mis ongi digitaalsignaal. Digitaalsignaal aga ei vasta üks ühele analoogsignaalile, kuna diskreetimise protsessis tekib kadu.

Analoog-digitaalmuunduri parameetrid

ADC-d iseloomustavad tema ribalaius (mis ulatuses sagedusi saab mõõta) ja see, kui täpselt ta suudab eristada signaali mürast. Ribalaiuse paneb paika enamasti diskreetimissagedus ning vähemal määral ka see, kuidas suudetakse vältida vigu nagu näiteks sakkimine ehk aliasing. 
Dünaamilist ulatust iseloomustab resolutsioon (mitme erineva väärtuse vahel saab ADC valida signaali väärtust). Näiteks kui resolutsioon on 10 bitti, saab jagada signaali 1024 (2¹⁰) osaks, ehk näiteks 0–10 V saab esitada 10/1024 V täpsusega. Dünaamilist ulatust iseloomustab ka värelus ehk jitter. Värelus tekib sellest, et ADC ei suuda mõõta aega täieliku täpsusega ehk tekivad ajamõõtmise vead, millal analoogväärtust mõõdeti. 
Kui analoog-digitaalmuunduri diskreetimis-sagedus on üle kahe korra suurem kui signaali ribalaius, siis on võimalik see signaal pärast analoogsignaaliks muundada ilma kadudeta, kui jätta kõrvale kvantimisviga. Kvantimisviga piirab ADC dünaamilist ulatust. Kui sisendsignaali ulatus jääb aga ADC dünaamilise ulatuse piiridesse, siis võib kvantimisvea jätta arvestamata ning tulemuseks on ideaalne ADC.

ADC ajalugu

Ei ole täpselt teada, millal esimene ADC tehti ja milline see oli. Kuid kõige varasem teadaolev andmete muundur ei olnudki elektrooniline, vaid hoopis hüdrauliline. See asus Türgis 18. sajandil ning valmistati täpsemaks vee koguste mõõtmiseks.
Kuni 1950. aastate keskpaigani kasutati andmete muundureid ainult kindla funktsiooniga seadmetes, näiteks sõnumite dekrüpteerimisel Teise maailmasõja ajal, kuna kasutusel oli kohmakas ja kallis vaakumtoru tehnoloogia.
Firma nimega Epsco Engineering tuli välja esimese avalikult kättesaadava Analoog-digitaalmuunduriga aastal 1954. See oli 11-bitine, 500 W võimas, suurte mõõtmetega (0,5 m × 0,4 m × 0,66 m) ning maksis 9000 dollarit. 
Kui 1960. aastatel tuli kasutusele transistorloogika, siis hakkas elektroonika järk-järgult muutuma väiksemaks ja odavamaks, sealhulgas ka ADC-d.

Välk-ADC

Välk-ADC on teisisõnu otseteisendusega analoog-digitaalmuundur. Seda tüüpi ADC-del on paigutatud paralleelselt hulk komparaatoreid. Komparaator on komponent, mis võrdleb kahte sisendit ning väljastab "1" või "0", vastavalt sellele, kas üks sisend on teisest suurem või väiksem. Seega antakse igale komparaatorile ette erinevad referentspinged ning neid võrreldakse sisendpingega. 
Saadud andmetest saab põhimõtteliselt hetkega kätte digitaalse info sisendpingest. Seda tüüpi ADC on kõige kiirem. Diskreetimissagedused võivad ulatuda gigahertsidesse. Samuti on välk-ADC oma ülesehituselt ja loogikalt kõige lihtsam. 
Kuid seda tüüpi ADC on ka kõige kallim, kuna vajab 2ⁿ⁻¹ komparaatorit n-bitise muundamise kohta. Välk-ADC suurus, voolutarve ja hind muudavad nad ebapraktiliseks, kui on vaja üle 8-bitist täpsust (255 komparaatorit).

Muusika salvestamine

Analoog-digitaalmuundurid on lahutamatu osa tänapäeva muusikatööstuse juures. Enamik modernset muusikat toodetakse just arvuteid ja analoogsalvestust kasutades. Kuna muusikat on vaja töödelda ja CD-plaadile kirjutada, on see vaja muuta digitaalseks.
Praeguste muusika tegemiseks kasutatavate analoog-digitaalmuundurite diskreetimissagedus küündib kuni 192 kilohertsini, see on 192 tuhat muundamist sekundis. Enamik stuudioid salvestab muusikat 24-bitise ja 192–176,4 kilohertsise ADC-ga ning hiljem teisendatakse see 44,1 kHz-ks CD-de jaoks või 48 kHz-ks raadio ja televisiooni jaoks.

Digitaalne signaalitöötlus

Et ükskõik millist signaali töödelda, hoiustada või transportida, tuleb see kõigepealt muundada digitaalsesse vormi. A/D-muundur on teleris, et muundada teleantenni kinnipeetav analoogsignaal digitaalseks. Mikrokontrollerites, mida kasutatakse tänapäeval põhimõtteliselt igas elektroonikaseadmes, on suhteliselt aeglased 8-, 10-, 12- või 16-bitised muundurid.