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出典検索?: "アナログ-デジタル変換回路" ? ニュース ・ 書籍 ・ スカラー ・ CiNii ・ J-STAGE ・ NDL ・ dlib.jp ・ ジャパンサーチ ・ TWL（2020年8月）

アナログ-デジタル変換回路（アナログ-デジタルへんかんかいろ、A/D変換回路）は、マイクが受け取った音声信号やアンテナに入力された電波またはデジタルカメラに入力された光といったアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する電子回路である。デジタル化された信号はCPUといったデジタル信号処理回路で処理可能となるため、センシング及び通信システムに必須となる電子回路である。A/Dコンバーター（ADC（エーディーシー）、英語: Analog-to-digital converter）とも言う。

また、アナログ-デジタル変換（アナログ-デジタルへんかん、A/D変換）は、アナログ信号をデジタル信号に変換することをいう。

逆はデジタル-アナログ変換回路である。アナログ-デジタル変換回路
上：連続量であるアナログ信号
下：離散化されたデジタル信号

アナログ・デジタル変換回路の方式名称サンプリングレート(Hz)分解能(bit)特徴用途
フラッシュ型
(並列比較形)1G~100G4~8高速・大規模高速測定器
パイプライン型10M~10G8~14高速・高分解能映像、通信
逐次比較型10K~10M8~16低消費電力マイコン、通信
デルタシグマ型100~40M12~24高分解能音声処理、計測、通信
二重積分型10~1K12~20高精度計測

変調方式の一種として見た場合は、A/D変換はパルス符号変調である。A/D変換のような操作をデジタイズということがある。

基本的なA/D変換の操作は、まずサンプリング周波数で入力を標本化し、それを量子化することでおこなう。標本化にともなう折り返し雑音は、重要な問題である。また、量子化にともなう量子化誤差による量子化雑音もある。
原理

「比較器」とは、入力電圧を基準電圧と比較して、基準より高いか低いかを出力する回路であり、1bitのAD変換器と言える。
フラッシュ型（並列比較型）フラッシュ型（並列比較型）

n {\displaystyle n} bit出力のAD変換であれば、 2 n − 1 {\displaystyle 2^{n}-1} 個の比較器を用意して変換を行う。たとえば0Vから15Vまで1V間隔でAD変換して4bit出力を得る場合であれば、1Vから15Vまで15個の比較器を用意して入力と比較を行い、必要があればそれらの出力を2進数にエンコードする。

原理が単純であり、比較器の動作だけで結果が出るので高速である。しかしビット数が増えると比較器の数が急激に増える。
逐次比較型およびパイプライン型

正確な n bit DA変換器の出力は 2 n {\displaystyle 2^{n}} 個の電圧の基準になる。つまりDA変換器出力を入力電圧と比較する事で n bitのAD変換を実現できる。1回の比較で1bitずつ精度を上げる事が出来るので、 n bitの場合は n 回の比較で結果が得られる。比較器1つを繰り返し用いて n 回の比較を行い正確な値に近づける方法が逐次比較型、パイプライン処理のように n 段階の回路構成で処理する場合がパイプライン型である。

この他に、上位半分用と下位半分用のフラッシュ型および上位半分に相当するDA変換器を用意して、2段階に分けて変換する方法などがある。この場合でも完全なフラッシュ型と比べれば比較器の数を大幅に削減できる。

1回の変換のために何度も入力を参照する必要があり、その間に入力電圧が変動すると誤変換をしてしまう。そのため、変換が完了するまでの一定時間だけ入力電圧を固定する回路（サンプルアンドホールド回路）が必要となる。
傾斜型および追従型

のこぎり波を常時発生させておき、入力電圧と比較する。その上で、のこぎり波の立ち上がりの時点から、のこぎり波の電圧が入力電圧と一致するまでの時間を計測する（傾斜型）。

のこぎり波の代わりに、必要な精度のDA変換器とカウンタにより生成した階段状波形と入力電圧とを比較する場合もある（追従型）。この場合は入力電圧を超えた時点のカウンタ値を採用すればよい。

回路は簡単かつ小規模であるが、遅い。DA変換器を用いる追従型の場合、同じくDA変換器の出力と入力電圧との比較を行う逐次比較型と比べれば、その遅さは明らかである。また、サンプルアンドホールド回路で入力を固定せず入力が変動すると、サンプリングのタイミングが不均等になる。
VF変換型

入力電圧をコンデンサに充電するマルチバイブレータを用いて矩形波を発生させる。入力電圧を積分し、一定電圧になった時に動作を反転させ、そのタイミングでパルスを切り替えて矩形波を作るが、この矩形波の周波数(F)は入力電圧(V)に比例する。必要な場合はこれをカウントする。

傾斜型では、一定電圧の積分であるのこぎり波と入力を比較して時間を計測しており、時間対周波数という観点も含めて、逆の方法と言える。
二重積分型（二重傾斜型）

まず入力電圧を一定時間積分する。その後に逆符号の基準電圧で積分して、積分値が0になるまでの時間を計測する。