電子/數模和模數轉換器
現實世界中的訊號往往是模擬訊號。例如，水箱中的水位或透過轉速感測器測量的汽車速度。為了用數位電路處理這些訊號，我們需要將它們轉換成數字訊號。反之，一旦數字訊號被處理，它們通常必須轉換回模擬訊號。一個例子是數字處理音訊訊號並將其傳送到揚聲器。揚聲器需要模擬訊號。
模數轉換器 (ADC) 接收一個模擬輸入訊號，並透過數學函式將其轉換為數字輸出訊號。雖然有許多方法可以實現 ADC，但有三個概念上的步驟會發生。
- 訊號被取樣。
- 取樣訊號被量化。
- 量化訊號被數字編碼。
透過取樣，我們將一個可能在不同時間取無限多個值的連續時間函式轉換為一個可能在不同的離散索引處取無限多個值的離散函式。
取樣通常使用取樣保持電路完成（可以使用電容器和開關進行簡單的實驗）。為了能夠重建訊號，我們必須考慮取樣定理，該定理指出，需要取樣頻率是預期最高頻率的兩倍。簡單來說，取樣可以定義為從連續時間函式 x(t) 中取樣，為了重建訊號，我們必須考慮取樣定理，該定理指出取樣頻率必須始終大於或等於最高頻率的兩倍。
量化是將連續電壓訊號對映到離散電壓電平的過程。電壓電平的數量會影響發生的量化噪聲。由於數字計算機本質上是二進位制的，因此量化電平的數量通常是 2 的冪，即：
其中 n 是量化位的數量。
訊號可以在進入 ADC 之前被放大或衰減，以便最大和最小電壓電平在訊號電平解析度和最小化削波之間提供最佳折衷。
編碼是將量化訊號轉換為數字表示的過程。透過為每個量化電平分配唯一的標籤來執行此編碼。例如，如果使用四個位，則最低電平可能是（以二進位制形式）0000，下一個最高電平是 0001，等等。
數模轉換器 (DAC) 接收一個數字訊號，並透過數學函式將其轉換為模擬訊號。同樣，DAC 可以透過多種方式實現，但從概念上講，它包含兩個步驟。
- 將數字訊號的每個時間步轉換為具有適當能量的“脈衝”。在實際系統中，這可以透過建立具有相同電壓但總功率透過改變脈衝長度而改變的短脈衝來完成。此脈衝序列產生一個頻率響應是週期性的（理論上擴充套件到無窮大）的訊號。
- 將低通濾波器應用於脈衝的時間序列。這消除了所有高頻週期性，只留下原始訊號。
事實上，除了我們使用的計數器外，在將模擬訊號轉換為數字訊號時，我們還使用數模轉換器。在這裡，我們可以使用計數器和移位暫存器來儲存數字資料。