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A/D-Wandler

A/D-Wandler

früher auch als A/D-Wandler bezeichnet, sind integrierte Schaltungen, die analoge Signale digitalisieren.
Dazu wird das analoge Signal über ein zeitliches Raster abgetastet und jedem Abtastpunkt ein digitaler Wert zugewiesen (Quantisierung). Um den gesamten Informationsgehalt eines analogen Signals aufnehmen zu können, müsste die Abtastrate unendlich hoch sein, was technisch natürlich nicht umsetzbar ist. Es kommt zwangsläufig zu Informationsverlusten.
Musik-Enthusiasten greifen aus diesem Grund auch lieber auf die Schallplatte zurück, als sich eine CD oder DVD anzuhören - allerdings verfügen wohl die wenigsten Menschen über ein Gehör, das diese Unterschiede noch wahrnimmt.
Bildlich kann man sich das Prinzip der Abtastung wie eine Sinuskurve vorstellen, die aus lauter kleinen, aneinandergereihten Klötzchen aufbaut ist -die weiche, fließende Form geht verloren, es entstehen harte Übergänge. Um diesen Stufen-Charakter der Quantisierung klein zu halten, sollten also möglichst viele Abtastpunkte gesetzt werden.
Bei hochfrequenten Eingangssignalen ist das jedoch schwierig, da ein Analog-Digital-Umsetzer nicht beliebig schnell arbeiten kann. Beträgt die Abtastfrequenz weniger als das doppelte der Signalfrequenz (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem), spricht man von Unterabtastung.
Als Folge der Unterabtastung werden die Frequenzen viel kleiner interpretiert, als sie eigentlich sind (Alias-Effekt) - eine ehemals kontinuierlich steigende Frequenz bricht nach dieser Grenze (Nyquist-Frequenz) ein. Ist die Abtastung mit einer höheren Frequenz nicht möglich, können durch steilflankige Tief-Pass-Filter die zu hohen Frequenzen vor der Digitalisierung gedämpft werden (Prefiltering). Die Alias-Effekte treten dann abgeschwächter auf.
Je nach Bedarf kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, die sich in Geschwindigkeit, Auflösung und auftretenden Fehlern unterscheiden. Angewandte Verfahren sind: Parallel-Wandlung, Parallel-Serien-Wandlung, Stufen-Wandlung, Serien-Parallel-Wandlung und Serien-Wandlung.